kekuatan impak dan bending komposit …/kekuatan... · pengujian kekuatan material, dilakukan uji...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

KEKUATAN IMPAK DAN BENDING KOMPOSIT SANDWICH HAMBAT PANAS DENGAN CORE BERBAHAN DASAR

KERTAS BURAM DAN SEKAM PADI SERTA SKIN BERBAHAN DASAR KARUNG PLASTIK

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

IPUDATU YOPY ARIE NUGROHO I 1307011

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA 2011


commit to user

viii

ABSTRAK

Ipudatu Yopy Arie Nugroho, NIM : I1307011. KEKUATAN IMPAK DAN BENDING KOMPOSIT SANDWICH HAMBAT PANAS DENGAN CORE BERBAHAN DASAR KERTAS BURAM DAN SEKAM PADI SERTA SKIN BERBAHAN DASAR KARUNG PLASTIK. Skripsi. Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2011.

Ketersediaan kayu yang semakin terbatas mendorong dicarinya alternatif bahan untuk papan sekat ruangan bersifat hambat panas. Alternatif bahan tersebut harus memiliki sifat mekanik sesuai dengan kebutuhan aplikasinya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh ketebalan core, komposisi core dan perlakuan alkali sekam padi terhadap kekuatan bending dan impak komposit sandwich dengan core berbahan dasar kertas buram dan sekam padi serta skin berbahan dasar karung plastik sebagai bahan papan sekat ruang. Penelitian ini adalah perancangan eksperimen faktorial dengan variasi ketebalan core 10 mm dan 15 mm, variasi komposisi core yaitu sekam 10% dan 20% dan variasi perlakuan alkali dengan perendaman NaOH konsentrasi 5% selama 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Spesimen dari setiap faktor diuji dengan uji bending dan impak. Hasil uji bending dan impak diuji ANOVA dan pembanding ganda Tukey. Setelah pengujian kekuatan material, dilakukan uji hambat panas sebagai verifikasi dari sifat material berdasarkan kekuatan bending dan impak rata-rata tertinggi.

Hasil dari pegujian kekuatan material kekuatan bending dipengaruhi oleh ketebalan core dan perlakuan alkali sedangkan kekuatan impak dipengaruhi oleh ketebalan core. Ketebalan core 10 mm, komposisi sekam 20% dan perlakuan alkali 2 jam rata-rata kekuatan bending tertinggi 124,79 kgf/cm2 sedangkan rata-rata kekuatan bending terendah 81,76 kgf/cm2 dengan variasi ketebalan core 15 mm, komposisi sekam 10% dan perlakuan alkali 2 jam. Ketebalan core 15 mm, komposisi sekam 20% dan perlakuan alkali 3 jam rata-rata kekuatan impak tertinggi 28,37 J/mm2 sedangkan rata-rata kekuatan impak terendah 17,37 J/mm2 dengan variasi ketebalan 10 mm, komposisi sekam 20% dan perlakuan alkali 2 jam. Nilai konduktivitas panas kekuatan bending rata-rata tertinggi 0,338 W/m°C dan kekuatan impak rata-rata tertinggi 0,482 W/m°C.

Kata Kunci : komposit sandwich, uji bending, uji impak, nilai konduktivitas

panas

xviii+122 halaman; 67 tabel; 46 gambar; 10 lampiran; daftar pustaka: 49 (1972-

2010)


commit to user

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PENGESAHAN ii

LEMBAR VALIDASI iii

SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS KARYA ILMIAH iv

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH v

KATA PENGANTAR vi

ABSTRAK viii

ABSTRACT ix

DAFTAR ISI x

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR GAMBAR xvii

DAFTAR LAMPIRAN xviii

BAB I PENDAHULUAN I-1

1.1. Latar Belakang Penelitian I-1

1.2. Perumusan Masalah I-3

1.3. Tujuan Penelitian I-3

1.4. Manfaat Penelitian I-4

1.5. Batasan Masalah I-4

1.6. Sistematika Penulisan I-4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II-1

2.1. Komposit II-1

2.2. Komposit Sandwich II-3

2.3. Klasifikasi dan Material Pembentuk Komposit II-3

2.3.1. Perekat II-4

2.1.4. Serat II-4

2.4 Kekuatan Fisik dan Mekanik II-6

2.4.1. Fraksi Volume II-6

2.4.2. Densitas II-6

2.4.3. Kekuatan Bending (Modulus of Rupture) II-7

2.4.4. Kekuatan Impak II-8

2.5 Klasifikasi Papan Serat II-11


commit to user

xi

2.5.1. PSKR (Papan Serat Kerapatan Rendah) II-12

2.5.2. PSKS (Papan Serat Kerapatan Sedang) II-12

2.5.3. PSKT (Papan Serat Kerapatan Tinggi) II-13

2.6 Temperatur II-14

2.7 Perpindahan Panas II-15

2.7.1. Perpindahan panas konduksi II-15

2.7.2. Perpindahan panas konveksi II-15

2.7.3. Perpindahan panas radiasi II-15

2.8 Hambat Panas II-16

2.9 Bahan-Bahan Penyusun Komposit Sandwich II-16

2.9.1. Kertas II-16

2.9.2. Sekam Padi II-18

2.9.3. Lem Putih II-19

2.9.4. Serat Karung Plastik II-20

2.9.5. Unsaturated Polyester Resin (UPRs) II-20

2.9.6. Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO) II-21

2.9.7. Larutan n-heksana II-22

2.10 Konsep Perancangan Eksperimen II-22

2.10.1. Defnisi Eksperimen II-22

2.10.2. Tujuan Desain Eksprimen II-24

2.10.3. Faktorial Eksperimen II-24

2.10.4. Pengujian Asumsi-Asumsi ANOVA II-26

2.11 Studi Pustaka II-31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN III-1

3.1 Kerangka Metode Penelitian III-1

3.2 Waktu dan Tempat Penelitian III-3

3.2.1. Waktu Penelitian III-3

3.2.2. Tempat Penelitian III-3

3.3 Orientasi Penelitian III-3

3.4 Perancangan Experimen III-4

3.4.1. Tahap Perencanaan (Planning Phase)

3.4.2. Tahap Design Phase

III-4

III-7

3.5 Pengumpulan Data III-8


commit to user

xii

3.5.1. Pembuatan spesimen uji III-9

3.5.2. Pengujian Bending Komposit Sandwich III-15

3.5.3. Pengujian Impak Komposit Sandwich III-17

3.6 Pengolahan Data III-18

3.6.1. Uji Asumsi-Asumsi ANOVA III-18

3.6.2. Uji ANOVA III-20

3.6.3. Uji Pembanding Ganda III-21

3.6.4. Interpretasi Hasil Eksperimen III-21

3.6.5. Uji Konduktivitas Termal III-21

3.7 Analisis Hasil Penelitian III-23

3.8 Kesimpulan Dan Saran III-24

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA IV-1

4.1 Pengumpulan Data IV-1

4.1.1 Penentuan Teknik Eksperimen IV-1

4.1.2 Identifikasi Karakteristik Kualitas IV-1

4.1.3 Pra Eksperimen IV-1

4.1.4 Hasil Eksperimen IV-3

4.2 Pengolahan Data IV-10

4.2.1 Uji Asumsi Dasar IV-10

4.2.2 Uji ANOVA IV-26

4.2.3 Uji Pembanding Ganda IV-33

4.2.3.1 Bending IV-33

4.2.3.2 Impak IV-34

4.3 Uji Hambat Panas IV-35

4.3.1 Spesimen Bending IV-35

4.3.2 Spesimen Impak IV-38

BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL V-1

5.1 Analisis Hasil Uji Bending V-1

5.1.1. Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Ketebalan

Core

V-1

5.1.2 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor

Komposisi Core

V-2

5.1.3 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Perlakuan V-3


commit to user

xiii

Alkali

5.1.4 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Ketebalan

dan Komposisi Core

V-5

5.1.5 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Perlakuan

alkali dan Ketebalan Core

V-5

5.1.6 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Perlakuan

alkali dan Komposisi Core

V-6

5.1.7 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Ketebalan

Core, Komposisi Core dan Perlakuan alkali

V-7

5.1.8 Analisis patahan uji bending faktor perlakuan alkali V-8

5.2 Analisis Hasil Uji Impak V-11

5.2.1 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Ketebalan

Core

V-12

5.2.2 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Komposisi

Core

V-13

5.2.3 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Perlakuan

Alkali

V-14


dan Komposisi Core

V-15


alkali dan Ketebalan Core

V-16


alkali dan Komposisi Core

V-17


Core, Komposisi Core dan Perlakuan Alkali

V-18

5.3 Analisis Hasil Uji Hambat Panas V-19

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN VI-1

6.1 Kesimpulan VI-1

6.2 Saran VI-1

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


commit to user

I-1

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini membahas mengenai latar belakang masalah, identifikasi masalah,

perumusan masalah, penentuan tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan

masalah, serta sistematika penulisan. Keseluruhan pokok bahasan dalam bab ini

diharapkan memberikan gambaran umum tentang penelitian ini dan perlunya

penelitian ini dilakukan.

1.1 LATAR BELAKANG

Meningkatnya kadar CO2 di atmosfer bumi menyebabkan terjadinya efek

rumah kaca dan peningkatan suhu rata-rata bumi atau pemanasan global. Efek

negatif yang ditimbulkan dari pemanasan global yaitu terjadinya gangguan

pada kesehatan dan lingkungan. Efek pemanasan global pada lingkungan yaitu

pengaruh terhadap temperatur lingkungan fisik kerja, biasa terjadi di perkantoran

dan pabrik (Alimansyah, 2009). Menurut (Sutalaksana, dkk, 1983) temperatur

udara lebih panas mengakibatkan cepat timbulnya kelelahan pada tubuh sehingga

menganggu konsentrasi. Hal tersebut dapat diminimalkan dengan menjaga

temperatur ruangan tetap nyaman. Cara yang banyak dilakukan untuk menjaga

temperatur tetap nyaman dalam bekerja adalah dengan pengkondisian udara

menggunakan air conditioning (AC), akan tetapi pengkondisian udara dengan

cara ini berkontribusi pada efek pemanasan global sehingga pengoperasiannya

harus seefisien mungkin. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi

pengkondisian udara adalah dengan memastikan ruang yang dikondisikan

terisolasi dengan baik dengan kata lain diisolasi dengan sekat dari bahan yang

dapat menghambat panas. Papan sekat yang beredar saat ini pada umumnya

terbuat dari bahan kayu. Penggunaan bahan kayu kurang tepat jika diterapkan

pada kondisi di indonesia yang kebutuhan kayu setiap tahun mengalami defisit 45

juta meter kubik (Priyono dalam farida, 2011). Mengatasi hal tersebut, diperlukan

bahan alternatif lain sebagai material pengganti kayu yang juga mempunyai

sifat hambat panas yang baik yaitu papan serat. Papan serat pengganti kayu harus

mempunyai sifat mekanik yaitu mampu menahan beban sebagaimana sekat pada

umumnya serta memiliki sifat hambat panas.


commit to user

I-2

Menurut Nurminah (2002) kertas HVS dan karton/koran mudah menyerap

cairan, gas, uap air, udara, dan kalor karena bersifat hidrofilik selulosa (serap air).

Menurut Wibowo (2008) papan partikel sekam padi dengan kepadatan 3:1

memiliki konduktivitas termal 0,133 W/m˚C pada sumber kalor 700. Selain sifat

hambat panas papan serat pengganti kayu yang digunakan sebagai sekat ruangan

harus mempunyai sifat mekanik yaitu mampu menahan beban secara perlahan

sebagaimana ketetapan SNI untuk spesifikasi papan serat maupun beban secara

tiba-tiba. Menurut Asma (2010) core berbahan kertas dan sekam padi dengan

ketebalan 1 cm memilki kuat bending 20 kgf/cm2. Berdasarkan SNI papan serat

dengan nilai bending tersebut merupakan klasifikasi papan serat kerapatan rendah

sehingga belum dapat dibandingkan dengan papan sekat yang beredar saat ini

yaitu berbahan kayu.

Menurut Diharjo dkk (2005) untuk memperkuat komposit core, maka

diperlukan komposit sandwich untuk mampu menahan beban yang lebih berat.

Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan yang

terdiri dari dua flat composite atau metal sheet sebagai skin serta core diantara

kedua skin tersebut. Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi

berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi

(Schawrtz, 1984). Berdasarkan hal tersebut perlu dipikirkan bahan skin yang

sesuai untuk core komposit kertas buram dan sekam padi yang memiliki sifat

hambat panas tersebut.

Teknologi rekayasa bahan komposit dapat dikembangkan dengan

memanfaatkan berbagai jenis bahan serat yang murah dan kuat, seperti serat

limbah karung plastik. Menurut Diharjo (2006) karung plastik mempunyai

kekuatan yang cukup tinggi sehingga dapat digunakan sebagai penguat bahan

komposit. Karung plastik agar kuat dan rekat dengan core, maka perekat dan

pelapis karung plastik tersebut dapat digunakan resin karena memiliki sifat encer

dan fluiditas yang baik, cukup kuat untuk merekatkan bahan plastik ke kertas atau

sekam. Banyaknya penggunaan resin ini didasarkan pada pertimbangan harga

relatif murah, curing cepat, warna jernih, dan mudah penanganannya. (Billmeyer

dalam Diharjo, 2006). Karung plastik dipilih sebagai bahan dasar skin dengan

resin sebagai perekat dan pelapis karung plastik.


commit to user

I-3

Menurut SNI 01-4449-2006, spesifikasi panel dinding yang perlu

diperhitungkan yaitu kuat lentur, kuat lentur aksial, kuat geser, dan lendutan.

Sebuah panel memerlukan adanya kekuatan lentur yang memadai sehingga

dilakukan pengujian bending. Selain pegujian bending untuk mengetahui

karakteristik mekanik komposit panel dilakukan pengujian impak sesuai

dengan standar ASTM D 5942-96 yang bertujuan mengukur ketangguhan

komposit terhadap beban kejut/impak karena salah satu beban yang dominan

untuk aplikasi panel sebagai sekat ruangan/dinding adalah beban impak

berupa getaran pintu yang terpasang pada dinding saat ditutup atau terkena

lemparan benda yang keras,

Meneliti faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kekuatan bending dan

impak suatu komposit, maka ditentukan faktor ketebalan core, komposisi core

dan perlakuan alkali sekam padi. Menurut Istanto (2006) semakin tebal core

maka semakin rendah kekuatan komposit sandwich. Namun semakin tebal

core, kemampuan menahan momen dan energi patahnya tetap semakin

meningkat. Menurut Yang, dkk. (2002) komposisi kertas berpengaruh terhadap

kekuatan bending. Menurut Diharjo (2006) kekuatan dan regangan tarik komposit

memiliki harga optimum untuk perlakuan alkali serat dengan NaOH 5% selama 2

jam sedangkan komposit yang diperkuat serat dengan perlakuan alkali lebih lama

dari 2 jam memiliki kekuatan semakin rendah.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang masalah, maka permasalahan dalam penelitian

ini dapat dirumuskan bagaimana pengaruh ketebalan core, komposisi core dan

perlakuan alkali sekam padi dengan berbahan kertas buram dan sekam padi

terhadap kekuatan impak dan bending komposit sandwich dengan skin karung

plastik dan resin yang bersifat hambat panas.

1.3 TUJUAN PENELITIAN

1. Mengetahui pengaruh ketebalan core, komposisi core dan perlakuan alkali

sekam padi terhadap komposit sandwich dengan core berbahan kertas

buram dan sekam padi serta skin berbahan karung plastik dan resin terhadap

kekuatan bending dan impak.


commit to user

I-4

2. Mengetahui besar hambat panas komposit sandwich dengan core berbahan

kertas buram dan sekam padi serta skin karung plastik dan resin berdasarkan

nilai rata-rata kekuatan bending dan impak terbaik.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

1 Memberikan rekomendasi kekuatan bending dan impak terbaik berdasarkan

faktor yang berpengaruh terhadap komposit sandwich berbahan dasar sekam

padi dan kertas buram dengan skin serat karung plastik.

2 Memberikan informasi nilai hambat panas komposit sandwich berdasarkan

nilai kekuatan bending dan impak terbaik.

1.5 BATASAN MASALAH

Batasan masalah dari penelitian komposit sandwich ini antara lain:

1. Pengujian impak menggunakan alat uji impak charpy.

2. Uji hambat panas hanya dilakukan pada spesimen dengan nilai impak dan

bending terbaik.

3. Kerapatan yang ditetapkan dengan ratio pemadatan 2:1 adalah pemadatan

bahan dari ketinggian bahan awal 2 cm kemudian dipadatkan hinggga

ketinggian 1 cm.

4. Bentuk serat pada karung plastik horizontal.

5. Ketebalan core 10mm dan 15mm.

1.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Sistematika penulisan dibuat agar dapat memudahkan pembahasan

penyelesaian masalah dalam penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika

penulisan, sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian,

perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan

masalah, dan sistematika penulisan.


commit to user

I-5

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan teori-teori yang akan dipakai untuk mendukung

penelitian, sehingga perhitungan dan analisis dilakukan secara teoritis

serta penelitian-penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Landasan

teori diambil dari berbagai sumber yang berkaitan langsung dengan

permasalahan yang dibahas dalam penelitian.

BAB III : METODE PENELITIAN

Bab ini berisi tahapan yang dilalui dalam penyelesaian masalah secara

umum yang berupa gambaran terstruktur dalam bentuk flowchart sesuai

dengan permasalahan yang ada mulai dari studi pendahuluan,

pengumpulan data sampai dengan pengolahan data dan analisis.

BAB IV : PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini berisi data-data yang diperlukan untuk menyelesaikan masalah,

kemudian dilakukan pengolahan data secara bertahap.

BAB V : ANALISIS HASIL

Bab ini memuat uraian analisis hasil pengolahan data yang telah

dilakukan

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan

kesimpulan yang diperoleh dari pembahasan masalah. Bab ini juga

menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian.


commit to user

II-1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menguraikan tentang teori-teori yang digunakan untuk menunjang

penelitian yang dilakukan serta studi pustaka penelitian-penelitian sebelumnya.

2.1 Komposit

Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau

gabungan. Komposit berasal dari kata “to compose” yang berarti menyusun atau

menggabungkan. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan

dari dua atau lebih bahan yang berlainan, dalam hal ini gabungan bahan ada dua

macam yaitu (Jones, 1999):

a. Gabungan secara makro yaitu gabungan yang dapat dibedakan secara visual,

cara penggabungan lebih secara fisis dan mekanis serta dapat dipisahkan secara

fisis dan mekanis.

b. Gabungan secara mikro yaitu gabungan yang tidak dapat dibedakan secara

visual, cara penggabungannya lebih secara kimia dan hasil gabungan mikro

sulit dipisahkan hanya dapat dipisahkan secara kimia.

Sifat material hasil penggabungan makro ini diharapkan saling

memperbaiki kelemahan dan kekurangan bahan-bahan penyusunnya. Sifat-sifat

yang dapat diperbaiki antara lain yaitu kekuatan, kekakuan, ketahanan korosi,

ketahanan aus, berat, attractive, ketahanan lelah, pengaruh terhadap temperatur,

isolasi panas, penghantar panas, isolasi akustik (Jones, 1999).

Komposit dibentuk dari dua komponen penyusun yang berbeda yaitu

penguat (reinforcement) yang mempunyai sifat sulit dibentuk tetapi lebih kaku

serta lebih kuat dan perekat yang umumnya mudah dibentuk tetapi mempunyai

kekuatan dan kekakuan yang lebih rendah (Schwartz, 1984). Perbedaaan dalam

penggabungan dari unsur-unsur yang berbeda tersebut menyebabkan daerah yang

berbatasan, daerah tersebut disebut dengan interface sedangkan daerah ikatan

antara material penyusun komposit disebut interphase. Berdasarkan penjelasan

tersebut, maka aspek penting yang menunjukkan sifat-sifat mekanis dari komposit

tersebut adalah optimasi dari ikatan antara fiber dan polimer (perekat) yang

digunakan (Schwartz, 1984). Ikatan antara fiber dengan perekat dipengaruhi

langsung oleh reaksi yang terjadi antara perekat dengan fiber.


commit to user

II-2

Berdasarkan cara penguatannya komposit dibedakan menjadi tiga

(Jones, 1975) yaitu :

a. Fibrous Composite (komposit serat) merupakan jenis komposit yang hanya

terdiri dari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat serat

atau fiber. Fiber yang digunakan yaitu glass fibers, carbon fibers, aramid

fibers (poly aramide) dan sebagainya. Fiber ini dapat disusun secara acak

maupun dengan orientasi tertentu bahkan dapat juga dalam bentuk yang lebih

kompleks seperti anyaman.

b. Laminated Composite (komposit lapisan) merupakan jenis komposit yang

terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap

lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.

c. Particulate Composite (komposit partikel) merupakan komposit yang

menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi

secara merata dalam perekatnya.

Berdasarkan bentuk material pembentuknya, komposit dapat dibedakan

menjadi lima macam yaitu komposit serat (fiber composite), komposit serpihan

(flake composite), komposit butir (particulate composite), komposit isian (filled

composite), dan komposit lapisan (laminated composite). Komposit dengan

penguatan serat adalah jenis komposit yang sering dipakai dalam aplikasi. Hal ini

karena komposit jenis ini memiliki sifat kekuatan tarik dan kekakuan yang baik.

Kelemahannya adalah struktur serat tersebut memiliki kekuatan tekan dan

kekuatan tarik dengan arah serat melintang kurang baik.

Material komposit akan bersinergi bila memiliki sebuah sistem yang

mempersatukan material-material penunjang untuk mencapai sebuah sifat material

yang baru. Komposit serat dapat dibedakan berdasarkan jenis dan orientasi

seratnya, yaitu komposit serat searah (continous fiber composite), serat anyaman

(woven fiber composite), serat acak (chopped fiber composite), dan gabungan

beberapa jenis serat (hybrid fiber composite) (Schwartz, 1984).

Secara umum komposit dengan penguatan serat tersusun dari dua material

utama yaitu perekat dan serat. Antar kedua unsur material tersebut tidak terjadi

reaksi kimia dan tidak larut satu sama lain, melainkan hanya ikatan pada

permukaan luar antara kedua material. Serat yang memiliki kekuatan lebih tinggi


commit to user

II-3

berperan sebagai komponen penguat, sedangkan perekat yang bersifat lemah dan

liat bekerja sebagai pengikat dan memberi bentuk pada struktur komposit

(Schwartz, 1984).

2.2 Komposit sandwich

Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan

yang terdiri dari dua flat composite atau metal sheet sebagai skin serta core yang

berada diantara kedua skin. Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk

efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang

tinggi, sehingga pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core

(Schawrtz, 1984).

Komposit sandwich merupakan jenis komposit yang baik untuk menahan

beban lentur/ bending, impak, meredam getaran dan suara. Pemilihan bahan untuk

komposit sandwich, syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta

mempertimbangkan harga (Schawrtz, 1984).

Gambar 2.1 Bentuk komposit sandwich Sumber: Schawrtz, 1984

2.3 Klasifikasi dan material pembentuk komposit

Komposit adalah sistem material yang terdiri dari gabungan dua atau lebih

unsur pokok makro yang berbeda bentuk atau komposisi yang tidak dapat

dipisahkan satu sama lain (Schwantz, 1984). Secara umum komposit tersusun atas

(Schwantz, 1984) :

1. Komponen penguat, yaitu serat dan partikel yang merupakan struktur internal.

2. Komponen pengikat, yaitu perekat yang berguna mengikat serat, melindungi

serat dari kerusakan luar dan meneruskan beban yang diterapkan ke serat.

3. Komponen tambahan, yaitu bahan tambahan/additive yang dicampur dengan

perekat saat pembuatan komposit.


commit to user

II-4

2.3.1 Perekat

Perekat berfungsi sebagai pengisi ruang komposit, memegang peran

penting dalam mentransfer tegangan, melindungi serat dari lingkungan dan

menjaga permukaan serat dari pengikisan. Perekat harus memiliki kompatibilitas

yang baik dengan serat. Perekat merupakan bagian dari polimer. Polimer dapat

dikelompokkan menjadi dua golongan yaitu thermoplast dan thermoset. Polimer

thermoplast adalah jenis polimer yang dapat dicetak berulang-ulang dengan

adanya perlakuan panas. Polimer thermoset adalah jenis polimer apabila telah

mengalami kondisi tertentu tidak dapat dicetak kembali (Mujiarto, 2005).

Beberapa jenis perekat polimer thermoset yang sering digunakan ialah

polyester, epoxy, phenolics, dan polyamids, sedangkan yang termasuk jenis

perekat polimer thermoplast adalah polyethylene, polypropylene, nilon,

polycarbonate, dan polyether-ether keton (Moncrieff, 1975).

Mazumdar dalam Asma (2010) menjelaskan fungsi penting perekat dalam

komposit yaitu :

1. Mengikat serat menjadi satu dan mentransfer beban ke serat, yang akan

menghasilkan kekakuan dan membentuk struktur komposit.

2. Mengisolasi serat sehingga serat tunggal dapat berlaku terpisah, yang dapat

menghentikan atau memperlambat penyebaran retakan.

3. Memberikan suatu permukaan yang baik pada kualitas akhir komposit dan

memperkuat bagian yang berbentuk benang-benang.

4. Memberikan perlindungan untuk memperkuat serat dari serangan kimia dan

kerusakan mekanik karena pemakaian.

5. Berdasarkan perekat yang digunakan, karakteristik kemampuan meliputi

kelenturan, kekuatan impak, dan sebagainya. Sebuah perekat yang ulet akan

meningkatkan ketangguhan struktur komposit.

2.3.2 Serat

Serat merupakan penyusun komposit yang berfungsi memperkuat

komposit itu sendiri. Syarat yang harus dimiliki serat agar dapat digunakan dalam

pembuatan komposit adalah kemampuannya berikatan dengan perekat.

Penambahan serat dapat mempengaruhi kenaikan kekuatan komposit. Semakin

tinggi kemampuannya untuk berikatan dengan perekat, semakin kuat pula


commit to user

II-5

komposit yang dihasilkan. Berdasarkan material pembentuknya, serat

diklasifikasikan menjadi dua, yaitu serat alam dan serat sintetis. Serat alam

diperoleh dari tumbuhan atau bulu binatang yang digunakan sebagai pengganti

serat sintetis.

Beberapa jenis serat alam antara lain yaitu kenaf (hibiscus cannabinus),

rosella (hibiscus sabdarifa), jute (corchorus sp), rami (bochmeria nivea) dan lain

sebagainya. Contoh serat sintetis adalah serat gelas, kevlar, boron, carbon,

silicone carbide, aluminium carbide, aluminium oxide. Pemilihan jenis, jumlah

dan orientasi serat sangat mempengaruhi karakteristik komposit yang dibentuknya

(Schwartz, 1984).

Rowell dalam Asma (2010) menyatakan bahwa komposit serat alam

memiliki beberapa kelemahan antara lain:

a. Adanya organisme yang mungkin tumbuh dan memakan karbohidrat yang

terkandung dalam serat, sehingga menimbulkan enzim khusus yang akan

merusak struktur serat dan melepaskan ikatan antara serat dan perekat.

b. Penurunan kualitas karena panas atau thermal.

c. Sinar ultraviolet akan menyebabkan meningkatnya karbohidrat dan

berkurangnya lignin (lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat). Serat

yang banyak mengandung karbohidrat akan memiliki kemampuan ikatan

dengan perekat yang rendah, sehingga kekuatan komposit akan turun.

d. Kekuatan masih relatif rendah bila dibanding dengan serat buatan.

Disamping kelemahan-kelemahan tersebut, komposit serat alam memiliki

beberapa kelebihan yang tidak dimiliki komposit dengan penguatan serat buatan.

Menurut Biswas dalam Asma (2010), beberapa karakteristik yang merupakan

kelebihan dari komposit yang diperkuat serat alam antara lain:

a. Penampilannya alami

b. Dapat dicat, dipoles maupun dilaminasi

c. Tahan terhadap penyerapan air

d. Murah, karena bahan baku serat banyak terdapat di alam dan proses

pembuatannya relatif mudah dan sederhana.

e. Kuat dan kaku


commit to user

II-6

f. Ramah lingkungan, karena materialnya merupakan bahan organik dan dapat

didaur ulang secara alami.

g. Memiliki kemampuan dibentuk dan diproses menggunakan mesin yang baik.

2.4 Kekuatan Fisik dan Mekanik

Sifat fisik meliputi volume dan densitas sedangkan kekuatan mekanik

meliputi kekuatan lentur (bending) dan impak. Penjelasan tentang sifat fisik dan

mekanik diuraikan sebagai berikut:

2.4.1 Fraksi Volume

Jumlah kandungan serat dalam komposit, merupakan hal yang menjadi

perhatian khusus pada komposit berpenguat serat. Jumlah serat serta karakteristik

dari serat tersebut merupakan salah satu elemen kunci dalam analisis

mikromekanik komposit. Komposit yang berkekuatan tinggi, serat dan perekat

harus terdistribusi secara merata pada proses pencampuran agar mengurangi

timbulnya void (kekosongan/rongga-rongga). Pada perhitungan fraksi volume

parameter yang harus diketahui adalah berat jenis perekat, berat jenis serat, berat

komposit dan berat serat. Fraksi volume ditentukan dengan persamaan

(Gibson dalam Asma, 2010) :

Diasumsikan volume void (Vv) = 0

wf + wm = 1....................................................................................................(2.1)

wf = %100..

.x

vv

v

mmff

ff

rrr+

...........................................................................(2.2)

Keterangan:

wf, wm : fraksi berat serat dan perekat ρf, ρm : densitas serat dan perekat (gr/cm3) vf, vm : fraksi volume serat dan perekat (cm3)

2.4.2 Densitas

Pengujian densitas merupakan pengujian sifat fisis terhadap spesimen

yang bertujuan untuk mengetahui nilai kerapatan massa dari spesimen yang diuji.

Rapat massa (mass density) suatu zat adalah massa per satuan volume.

Langkah-langkah pengujian densitas:

a. Mengukur panjang (p), lebar (l), dan tebal (t) benda uji.


commit to user

II-7

b. Menghitung volume (V) benda uji = p x l x t, dinyatakan dalam satuan cm3,

c. Menimbang massa (m) benda uji, dalam satuan g (gram),

d. Menghitung densitas benda uji sesuai dengan persamaan 2.5. Densitas

dinyatakan dengan satuan g/cm3 (SNI, 7581:2010).

vm

=r ...........................................................................................................(2.5)

Keterangan :

ρ : densitas benda (gr/cm3) m : massa benda (gr) v : volume benda(cm3)

2.4.3 Kekuatan Bending (Modulus of Rupture)

Pengujian kekuatan bending terhadap material untuk mengetahui kekuatan

bending material tersebut. Kekuatan bending atau kekuatan lengkung adalah

kekuatan beban terbesar yang dapat diterima akibat pembebanan luar tanpa

mengalami deformasi yang besar atau kegagalan. Akibat pengujian bending, pada

bagian atas spesimen akan mengalami tekanan, dan bagian bawah akan

mengalami tegangan tarik. Kegagalan yang terjadi akibat pengujian bending

adalah komposit akan mengalami patah pada bagian bawah yang disebabkan

karena tidak mampu menahan tegangan tarik yang diterima. Kekuatan bending

suatu material dapat ditentukan sesuai persamaan 2.6 (SNI 01-4449, 2006).

MOR = 22

3LTBS

........................................................................................(2.6)

Keterangan:

MOR : modulus of rupture (kgf/cm2) B : besarnya beban maksimum (kgf) S : jarak sangga (cm) L : lebar contoh uji papan serat (cm) T : tebal contoh uji papan serat (cm)

S = 150

S/2 S/2

2525

T

B

a

a a

Gambar 2.2 Uji keteguhan lentur Sumber: SNI, 2006


commit to user

II-8

Keterangan:

B : beban (kgf) S : jarak sangga (mm) a : diameter T : tebal papan serat

Pada suatu material terjadi reaksi terhadap pembebanan, sehingga terjadi

tegangan tarik dan tekan, reaksi ini digambarkan sebagai distribusi tegangan

seperti pada gambar 2.3 sedangkan skema dari gaya-gaya yang bekerja dapat

digambarkan seperti gambar 2.4.

Gambar 2.3 Distribusi gaya pada pengujian bending Sumber: SNI, 2006

Gambar 2.4 Skema distribusi tegangan pada spesimen pada pengujian bending Sumber: SNI, 2006

2.4.4 Kekuatan Impak

Kekuatan impak digunakan untuk mengetahui ketangguhan suatu bahan.

Ketangguhan adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan

suatu bahan. Energi ini merupakan hasil kali gaya dan jarak, dinyatakan dalam

satuan joule (Van Vlack, 1985). Ketangguhan tersebut diukur dengan dilakukan

uji impak/benturan. Terdapat dua jenis metode pengujian impak yaitu charpy dan

izod yang biasa disebut juga dengan notch toughness. Teknik Charpy V-Notch

(CVN) paling umum digunakan di Amerika. Dimensi spesimen untuk uji impak

charpy sama seperti untuk uji impak izod. Perbedaan kedua jenis pengujian impak

Neutral Line

Tension


commit to user

II-9

ini terletak pada posisi spesimen yang akan diuji. Untuk uji impak charpy posisi

spesimen horizontal sedangkan untuk uji impak izod posisi spesimen vertikal

(Callister, 2007). Uji impak dilakukan dengan memberikan pembebanan secara

tiba-tiba yang terbatas pada area tertentu pada suatu material. Energi impak yang

diserap oleh spesimen hingga terjadi patahan yang dinyatakan dalam satuan joule

digunakan untuk mengetahui tingkat ketangguhan material itu (Kilduff dalam

Maryani, 2010).

Besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk mematahkan spesimen

material komposit adalah (Shackelford dalam Maryani, 2010):

E serap = W x R (cos β – cos β’ )………………………………… ………(2.7)

keterangan:

W : Berat beban/pembentur (N) R : Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) Eserap : Energi yang terserap (Joule) Α : Sudut pendulum sebelum diayunkan Β : Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen β’ : Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen

Setelah diketahui besarnya energi yang diperlukan pendulum untuk

mematahkan spesimen, maka besarnya kekuatan/energi impak dapat dihitung

dengan persamaan sebagai berikut (Shackelford dalam Maryani, 2010):

Menurut Shackelford Harga Impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan

metode Charpy adalah sebagai berikut:

HI= …………………………..………..................................................(2.8)

Keterangan:

E : energi yang diserap (Joule) A : luas penampang di bawah takik (mm2)

Standar pengujian impak charpy berdasarkan ASTM D-5942 96. Ilustrasi

pengujian impak serta posisi spesimen untuk uji impak charpy dan izod

digambarkan sebagai berikut (Callister, 2007):


commit to user

II-10

Gambar 2.5 Ilustrasi skematis pengujian impak Sumber : Callister, 2007

Skema pengujian impak digambarkan pada gambar 2.5. Beban dinyatakan

dalam bentuk pukulan dari pendulum yang dilepaskan dari posisi tegak pada

ketinggian h. Spesimen diletakkan di bawah dengan posisi seperti pada gambar

2.5. Setelah dilepaskan dari posisi awal, bandul pendulum menumbuk spesimen

dan mematahkan spesimen pada notch spesimen, yang merupakan titik

konsentrasi tegangan untuk kecepatan pukulan impak yang tinggi. Pendulum akan

melanjutkan ayunannya hingga posisi ketinggian maksimum h’ yang lebih rendah

daripada h. Penyerapan energi dihitung dari perbedaan ketinggian h yang

dinyatakan sebagai energi impak (Callister, 2007).

Pengembangan material dengan kekuatan luluh (yield strength) yang lebih

tinggi terus dilakukan hingga saat ini. Kekuatan luluh yang tinggi umumnya

diimbangi dengan keuletan dan ketangguhan (toughness) yang rendah.

Ketangguhan adalah energi yang diserap dalam perpatahan. Material yang kuat

memiliki ketangguhan yang rendah karena dapat dikalahkan dengan tekanan yang

tinggi. Perpatahan dapat diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu patah ulet


commit to user

II-11

(ductile) dan patah getas (brittle) tergantung dari deformasi yang terjadi. Keuletan

material menggambarkan jumlah deformasi yang menyebabkan perpatahan.

Keuletan dapat dinyatakan dalam persen elongation atau persentase area reduksi

pada pengujian tarik (Hosford dalam Maryani 2010). Bentuk kegagalan (failures)

material digambarkan sebagai berikut (Hosford dalam Maryani 2010):

Gambar 2.6 Bentuk kegagalan (failures) material. (A) rupture dengan necking di tengah (B) patah pada permukaan sumbu normal (C) patah geser.

Sumber : Hosford dalam Maryani, 2010

2.5 Klasifikasi Papan Serat

Menurut SNI 01-4449-2006, papan serat untuk panel yang dihasilkan dari

pengempaan serat kayu atau bahan berligno-selulosa lain dengan ikatan utama

berasal dari bahan baku yang bersangkutan (khususnya lignin) atau bahan lain

(khususnya perekat) untuk memperoleh sifat khusus, diklasifikasikan menjadi tiga

berdasarkan kerapatannya yaitu papan serat kerapatan rendah, papan serat

kerapatan sedang dan papan serat kerapatan tinggi. Pengukuran Kerapatan sebagai

berikut (SNI 01-4449-2006):

lB

K = ...................................................................................................(2.9)

Keterangan: K : kerapatan (g/cm3) dalam 2 desimal; B : massa (g); l : isi (cm3) : panjang (cm) x lebar (cm) x tebal (cm)


commit to user

II-12

2.5.1 PSKR (Papan Serat Kerapatan Rendah)

Papan serat kerapatan rendah yaitu papan serat yang memiliki kerapatan

<0,40 (g/cm3). Standar nilai MOR (Modulus of Rupture) ditunjukkan pada tabel

2.1.

Tabel 2.1 Klasifikasi PSKR berdasarkan kerapatan dan nilai MOR Tipe Kerapatan (g/cm3) Nilai MOR (kgf/cm2)

1 < 0,27 ≥ 1,0 ≥ 10,2 2 < 0,35 ≥ 2,0 ≥ 20,4 3 < 0,40 ≥ 3,0 ≥ 30,6

Sumber: SNI 01-4449, 2006

Tabel 2.2 Syarat fisis dan mekanis PSKR

Jenis PSKR Tebal (cm) Nilai MOR

kgf/cm2 kgf/cm2

Tipe 1 1

≥ 1,0

≥ 10,2

1,5 2,0

Tipe 2

0,9

≥ 2,0 ≥ 20,4 1,2 1,5 1,8

Tipe 3

0,9

≥ 3,0 ≥ 30,6 1,2 1,5 1,8

Sumber: SNI 01-4449, 2006

2.5.2 PSKS (Papan Serat Kerapatan Sedang)

Papan serat kerapatan sedang yaitu papan serat yang memiliki kerapatan

0,40 – 0,84 (g/cm3). Standar nilai MOR (Modulus of Rupture) ditunjukkan pada

tabel 2.3.

Tabel 2.3 Klasifikasi PSKS berdasarkan nilai MOR

Tipe Nilai MOR

kgf/cm2 kgf/cm2 30 ≥ 30,0 ≥ 30,6 25 ≥ 25,0 ≥ 25,5 15 ≥ 15,0 ≥ 15,3 5 ≥ 5,0 ≥ 5,1

Sumber: SNI 01-4449, 2006

Sedangkan syarat fisik mekanis papan serat kerapatan sedang dijelaskan

pada tabel 2.4


commit to user

II-13

Tabel 2.4 Syarat sifat mekanis PSKS

Tipe

Nilai MOR Modulus patah Modulus

elastisitas Kering Basah kgf/ cm2

kgf/ cm2

kgf/ cm2

kgf/ cm2

kgf/ cm2

104 kgf/cm2

Tipe 30 ≥ 30,0 ≥ 306 ≥ 15,0 ≥ 15,3 ≥ 2500 ≥ 2,55 Tipe 25 ≥ 25,0 ≥ 255 ≥ 12,5 ≥ 12,5 ≥ 2000 ≥ 2,04 Tipe 15 ≥ 15,0 ≥ 153 ≥ 7,5 ≥ 7,7 ≥ 1300 ≥ 1,33 Tipe 5 ≥ 5,0 ≥ 51 – – ≥ 800 ≥ 0,82

Sumber: SNI 01-4449, 2006

2.5.3 PSKT (Papan Serat Kerapatan Tinggi)

Papan serat kerapatan tinggi yaitu papan serat yang memiliki kerapatan

> 0,84 (g/cm3). Klasifikasi PSKT berdasarkan perlakuan ditunjukkan pada

tabel 2.5 dan berdasarkan kondisi permukaan ditunjukkan pada tabel 2.6.

Tabel 2.5 Klasifikasi PSKT berdasarkan perlakuan Tipe Perincian T1 PSKT tanpa perlakuan T2 PSKT dengan perlakuan

CATATAN Perlakuan dapat mencakup antara lain: perlakuan panas, perlakuan minyak, atau impregnasi resin.

Sumber: SNI 01-4449, 2006

Tabel 2.6 Klasifikasi PSKT berdasarkan kondisi permukaan Tipe Kondisi permukaan

T1

PSKT biasa tanpa perlakuan (T1B1)

Permukaan tidak diampelas

PSKT biasa tanpa perlakuan (T1B2)

Satu atau dua permukaan diampelas

PSKT dekoratif interior tanpa perlakuan (T1D)

Satu atau dua permukaan direkat/dilapisi dengan bahan resin, film, kertas, atau dilaburi cat resin sintetis

T2

PSKT biasa dengan perlakuan (T2B1)

Permukaan tidak diampelas

PSKT biasa dengan perlakuan (T2B2)

Satu atau dua permukaan diampelas

PSKT dekoratif eksterior dengan perlakuan (T2D)

Satu atau dua permukaan direkat/dilapisi dengan bahan resin, film, kertas, atau dilaburi cat resin sintetis

Sumber: SNI 01-4449, 2006


commit to user

II-14

Standar keteguhan lentur dan modulus patah ditunjukkan pada tabel 2.7

Tabel 2.7 Klasifikasi PSKT berdasarkan nilai MOR

Tipe Nilai MOR

kgf/cm2 kgf/cm2 T135 ≥ 35,0 ≥ 35,7 T1 25 ≥ 25,0 ≥ 25,5 T1 20 ≥ 20,0 ≥ 20,4 T2 45 ≥ 45,0 ≥ 45,9 T2 35 ≥ 35,0 ≥ 35,7

Sumber: SNI 01-4449, 2006

2.6 Temperatur

Heat stress disebabkan oleh efek cuaca kerja yang berakibat pada daya

kerja. Daya kerja atau efisiensi kerja sangat dipengaruhi oleh cuaca kerja

sedangkan cuaca kerja sendiri dipegaruhi oleh temperatur tempat kerja. Upaya

menciptakan kenyamanan dalam bekerja dan mengantisipasi heat stress maka

perlu dilakukan pengkondisian temperatur yang nyaman untuk bekerja.

Temperatur yang nyaman bagi orang-orang indonesia berkisar antara 240C - 270C

(Sutalaksana, dkk, 1983).

Cara menjaga temperatur ruangan untuk mendapatkan cuaca kerja yang

nyaman sehingga dapat mendorong produktivitas antara lain dengan penggunaan

air conditioning di tempat kerja. Jika temperatur terlalu rendah akan menimbulkan

keluhan-keluhan dan kadang-kadang diikuti meningkatnya penyakit pernafasan

serta semangat kerja menurun. Sebaiknya diperhatikan hal-hal sebagai berikut

(Suma’mur, 1996):

a. Temperatur ruangan diatur pada suhu 250 – 260C.

b. Penggunaan AC (Air Conditioning) di tempat kerja perlu penyesuaian

temperatur dengan keadaan di rumah.

c. Bila perbedaan temperatur di dalam dan di luar lebih 50C, perlu adanya suatu

kamar adaptasi.

Mengantisipasi pengaruh panas terhadap kondisi pekerja maka ditetapkan

suatu nilai ambang batas tertentu. Nilai Ambang Batas (NAB) untuk iklim kerja

adalah situasi kerja yang masih dapat dihadapi oleh tenaga kerja dalam pekerjaan

sehari-hari yang tidak mengakibatkan penyakit atau gangguan kesehatan untuk

waktu kerja terus menerus tidak lebih dari 8 jam sehari dan 40 jam dalam

seminggu. NAB terendah untuk temperatur ruang kerja adalah 180C dan NAB


commit to user

II-15

tertinggi adalah 300C pada kelembaban nisbi udara antara 65% sampai 95%

(Keputusan Menteri Kesehatan Nomor: 405/Menkes/SK/XI/2002).

2.7 Perpindahan Panas

Perpindahan panas adalah proses transport energi bila dalam suatu sistem

terdapat gradient (perbedaan) temperatur, atau bila dua sistem yang temperaturnya

berbeda disinggungkan, maka akan terjadi perpindahan energi. Energi yang

dipindahkan dinamakan kalor atau panas (heat). Ilmu perpindahan kalor tidak

hanya menjelaskan bagaimana energi kalor itu dipindahkan dari satu benda ke

benda yang lain, tetapi juga dapat meramalkan laju perpindahan kalor dan

konduktivitas termal bahan (Wibowo, 2008).

2.7.1 Perpindahan panas konduksi atau hantaran

Perpindahan panas konduksi atau hantaran adalah perpindahan energi dari

bagian yang bersuhu tinggi ke bagian yang bersuhu rendah apabila terdapat

perbedaan temperatur atau temperatur gradien. Konduktivitas termal (k) adalah

sifat bahan dan menunjukkan jumlah panas yang mengalir melintasi satu satuan

luas jika gradien temperaturnya satu. Persamaan Fourier merupakan persamaan

dasar tentang konduktivitas termal. Menggunakan persamaan tersebut dapat

dilakukan perhitungan dalam percobaan untuk menentukan konduktivitas termal

suatu benda (Miseno, 2009).

q= k A ……………………...………...……………….…………..(2.10)

Keterangan :

q : laju perpindahan kalor konduksi (watt). k : konduktivitas (W/m°C). A : luas penampang ( m2 ). ΔT : perbedaan temperatur (°C). L : tebal (m)

2.7.2 Perpindahan panas konveksi

Yaitu perpindahan panas yang terjadi antara permukaan padat dengan

fluida yang mengalir disekitarnya, dengan menggunakan media penghantar berupa

fluida (cairan/gas) (Holman, 1994).

2.7.3 Perpindahan panas radiasi

Adalah perpindahan panas yang terjadi karena pancaran/sinaran/radiasi

gelombang elektromagnetik, tanpa memerlukan media perantara (Holman, 1994).


commit to user

II-16

2.8 Hambat Panas (R)

Hambat panas biasanya menggunakan konsep tahanan termal

(R= resistansi termal) untuk menyatakan kemampuan suatu bahan dalam

menghambat aliran kalor. Tahanan termal merupakan perbandingan antara

ketebalan suatu bahan dengan konduktivitas termal bahan tersebut. Secara

matematis dapat dirumuskan sebagai berikut (Holman, 1994) :

…………..…………………………………………..…….(2.11)

Keterangan :

A : luas penampang bahan (m²) K : konduktivitas panas bahan (W/m°C) L : tebal spesimen (m) R : tahanan / hambatan termal (°C/W) 2.9 Bahan-bahan Penyusun Komposit Sandwich

Core komposit sandwich menggunakan bahan limbah kertas buram, sekam

padi dan perekat lem putih (PVAc). Skin berbahan karung plastik dengan perekat

resin UPRs.

2.9.1 Kertas

Kertas (paper) berasal dari bahasa Yunani yang ditujukan untuk

penyebutan material media menulis yang disebut papyrus. Kertas terbuat dari

serat tumbuhan yang digabungkan menjadi lembaran-lembaran. Pada awal

pembuatannya, kertas dibuat dari kapas. Saat ini kertas dapat dibuat dari kulit

kayu. Kertas adalah bahan tipis dan rata yang dihasilkan dengan kompresi serat

yang berasal dari pulp. Pulp terdiri dari serat-serat (selulosa dan hemiselulosa)

sebagai bahan baku kertas. Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku

berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya

(Sidharta dan Indrawati, 2009).

Bahan baku pembuatan kertas adalah selulosa yang diberi perlakuan kimia,

dibilas, diuraikan, dipucatkan, dibentuk menjadi lembaran setelah pressing dan

dikeringkan. Kayu terdiri dari 50% selulosa, 30% lignin dan bahan bersifat

adhesif di lamela tengah, 20% karbohidrat berupa xylan, resin dan tanin. Jenis

kayu dan lembaran akhir kertas yang di inginkan sangat menentukan cara


commit to user

II-17

pembuatan kertas. Pada pembuatan kertas dengan bahan baku berupa kayu

terlebih dahulu dibuat menjadi pulp (Julianti dalam Asma, 2010).

Selulosa merupakan senyawa organik yang terdapat pada dinding sel

bersama lignin berperan dalam mengokohkan struktur tumbuhan. Selulosa pada

kayu umumnya berkisar 40-50%. Selulosa tersusun atas glukosa dan lazim disebut

serat dan merupakan polikasarida terbanyak. Selulosa banyak terdapat pada

dinding sel tanaman, alga, dan jamur. Penggunaan dalam industri, selulosa dapat

digunakan sebagai bahan pembuatan pulp dan kapas yang akan memproduksi

kertas dan karton. Selulosa tidak mempunyai rasa dan bau, bersifat hidrofilik,

tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik, serta dapat terbiodegradasi

(Anonim dalam Asma, 2010).

Serat selulosa juga dapat dapat menyerap air dan memiliki regangan

(Sidharta dan Indrawati, 2009). Sedangkan kelebihan serat selulosa yang lain

sebagai berikut (Je Audible Music dalam Asma, 2010) :

1) Memiliki daya serap yang tinggi terhadap suara yaitu NRC mencapai 0,9

sehingga mampu menyerap reveberation (gema/gaung) dengan optimal.

2) Memiliki kepadatan massa jenis mencapai 80kg/m3 sehingga mampu

menghalangi suara dengan sangat baik.

3) Tidak merambatkan api seperti pada umumnya bahan insulasi.

4) Aman bagi kesehatan, tidak menyebabkan carcinogen (kanker) atau alergi.

5) Tidak berjamur.

6) Serangga, tikus, ngengat dan sejenisnya tidak akan tinggal pada material.

Hemiselulosa merupakan suatu polisakarida lain yang terdapat dalam

tanaman dan tergolong senyawa organik. Degradasi hemiselulosa dalam asam

lebih tinggi dibandingkan dengan delignifikasi, dan hidrolisis dalam suasana basa

tidak semudah dalam suasana asam menyatakan bahwa adanya hemiselulosa

mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat dalam

proses mekanis dalam air. Hemiselulosa bersifat sebagai pendukung dinding sel

dan berlaku sebagai perekat antar sel tunggal yang terdapat di dalam tanaman

lainnya. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan

antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat

tunggal (Sungai dalam Asma, 2010).


commit to user

II-18

2.9.2 Sekam Padi

Sekam padi merupakan lapisan keras yang meliputi kariopsis yang terdiri

dari dua belahan yang disebut lemma dan palea yang saling bertautan. Pada proses

penggilingan beras sekam akan terpisah dari butir beras dan menjadi bahan sisa

atau limbah penggilingan. Sekam dikategorikan sebagai biomassa yang dapat

digunakan untuk berbagai kebutuhan seperti bahan baku industri, pakan ternak

dan energi atau bahan bakar. Sekam memiliki kerapatan jenis (bulk density) 125

kg/m3, dengan nilai kalori 3.300 kkal/ kg sekam. Proses penggilingan gabah akan

menghasilkan 16%-28% sekam (Nugraha dan Setiawati, 2006).

Ditinjau data komposisi kimiawi, sekam mengandung beberapa unsur

kimia penting seperti dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.8 Komposisi kimia sekam padi

Komponen Kandungan (%) Menurut Suharno

Kadar air Protein kasar

Lemak Serat kasar

Abu Karbohidrat kasar

9,02 3,03 1,18 35,68 17,71 33,17

Menurut DTC-IPB Karbon (zat arang)

Hidrogen Oksigen

Silika (SiO2)

1,33 1,54 33,64 16,98

Sumber: Nugraha dan Setiawati, 2006

Dengan komposisi kandungan kimia seperti tersebut pada tabel 2.8, sekam

dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan di antaranya: (a) sebagai bahan

baku pada industri kimia, terutama kandungan zat kimia furfural yang dapat

digunakan sebagai bahan baku dalam berbagai industri kimia, (b) sebagai bahan

baku pada industri bahan bangunan, terutama kandungan silika (SiO2) yang dapat

digunakan untuk campuran pada pembuatan semen portland, bahan isolasi, husk-

board dan campuran pada industri bata merah, (c) sebagai sumber energi panas

pada berbagai keperluan manusia, kadar selulosa yang cukup tinggi dapat

memberikan pembakaran yang merata dan stabil (Nugraha dan Setiawati, 2006).

Komponen utama sekam ialah selulosa, hemiselulosa dan lignin. Masalah yang

sering dihadapinya untuk menjadi pengisi yang baik ialah penyerapannya terhadap


commit to user

II-19

kelembapan. Tabel 2.9 menunjukkan kandungan kimia yang terdapat dalam

sekam (Lauricio, 1987) dan tabel 2.10 menunjukkan analisis sampel sekam padi

dalam % (Grist, 1975).

Tabel 2.9 Kandungan kimia sekam padi

Kandungan % berdasarkan berat Protein mentah 1,5 – 7,0 Gentian mentah 31,5 – 50,0 Nitrogen 24,5 – 38,8 Selulosa 16,0 – 22,0 Lignin 20,0 – 27,5 Pentosan 31,5 – 50,0 Lemak mentah 0,05 – 3,0 Abu 15,0 – 30,0

Sumber: Lauricio, 1987

Tabel 2.10 Analisis sampel sekam padi dalam %

Komposisi % Silika (SiO2) 94.50 Kalsium oksida (CaO) 0.25 Magnesium oksida (MgO) 0.23 Sodium oksida (Na2O) 0.78 Kalium oksida (K2O) 1.10 Ferrik oksida (Fe2O3) sedikit P2O5 0.53 Aluminium dan Manganes Oksida sedikit

Sumber: Grist, 1975

Sekam padi yang selebihnya akan dimusnahkan dan biasanya dibakar

secara terbuka di kawasan lapang. Pembakaran tersebut banyak dilakukan tetapi

sekiranya tidak dilakukan dengan benar, maka berakibat pada masalah

pencemaran (Houston, 1972).

2.9.3 Perekat Lem Putih

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 adisi terinisiasi radikal bebas dimana suatu

monomer atau campuran monomer dipolimerisasikan di dalam air dengan

perubahan surfaktan untuk membentuk suatu produk polimer emulsi yang 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 (Siregar, 2004).


commit to user

II-20

Produk-produk polimer emulsi ini merupakan bahan yang banyak

digunakan dalam kehidupan sehari-hari diberbagai jenis sektor industri. Pada

industri tekstil emulsi digunakan dalam proses pengkanjian (sizing), pengecapan

(printing), dan penyempurnaan (finishing). Pada 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 (Siregar, 2004).

2.9.4 Serat Karung Plastik

Karung plastik dibuat dari polimer polypropilen (PP) yang bersifat

thermoplastik (Pertamina UPPDN VI). Polypropilen (PP) mempunyai kekuatan

tarik sebesar 31-41 Mpa dan mempunyai kekuatan impak sebesar 0,23-0,57 N/cm

(P.Stevens, 2001). Bahan baku polipropilen diperoleh dengan menguraikan

petroleum (naftan). Polypropilen ini dibentuk oleh n satuan monomer propilen.

Molekul rantai polypropilen akan memberikan sifat thermoplastik seiring dengan

kenaikan temperatur, serta dapat mencair dan mengalir. Massa jenis PP rendah

yaitu sekitar 0.9007 gr/cm3 (ASTM D 792 dalam Diharjo, 2006).

PP termasuk golongan polimer yang paling ringan dan dapat terbakar

kalau dinyalakan. Titik leleh PP adalah sekitar 1760C (Diharjo, 2006).

Gambar 2.7. Skema ikatan kimia dari polypropilen.

Sumber: Diharjo, 2006

2.9.5 Unsaturated Polyester Resin (UPRs)

Unsaturated Polyester Resin merupakan jenis resin thermoset, dalam

kebanyakan hal resin ini disebut polyester saja. Polyester merupakan resin cair

dengan viskositas yang relatif rendah. Resin ini memilki sifat mengeras pada suhu

kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan

seperti banyak resin lainnya. Selain itu, karakteristik dari resin ini adalah kaku dan


commit to user

II-21

rapuh. Mengenai sifat termalnya, polyester memilki suhu deformasi thermal lebih

rendah daripada resin thermoset lainnya karena banyak mengandung monomer

stiren dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 1100-1400C.

Polyester juga memilki ketahanan dingin dan sifat listrik yang lebih baik diantara

resin thermoset (Wicaksono dalam Najib, 2010).

Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali

asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air

mendidih untuk waktu yang lama (300 jam), bahan akan pecah dan retak-retak.

Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren.

Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar

ultra violet bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak

dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan

komposit (Najib, 2010).

Resin yang digunakan dalam penelitian ini adalah resin Unsaturated

Polyester (UP) Yukalac 157 BTQN-EX. Penggunaan resin jenis ini dapat

dilakukan dari proses hand lay up sampai dengan proses yang kompleks yaitu

dengan proses mekanik. Resin ini banyak digunakan dalam aplikasi komposit

pada dunia industri dengan pertimbangan harga relatif murah, curing yang cepat,

warna jernih, kestabilan dimensional dan mudah penanganannya (Billmeyer

dalam Diharjo, 2006).

2.9.6 Katalis Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO)

Katalis yang digunakan adalah katalis Methyl Ethyl Keton Peroxide

(MEKPO) dengan bentuk cair, berwarna bening. Fungsi dari katalis adalah

mempercepat proses pengeringan (curring) pada bahan perekat suatu komposit.

Semakin banyak katalis yang dicampurkan pada cairan perekat mempercepat

proses laju pengeringan, tetapi akibat mencampurkan katalis terlalu banyak adalah

membuat komposit menjadi getas (Surdia dan Saito dalam Najib, 2010).

Penggunaan katalis sebaiknya diatur berdasarkan kebutuhannya. Pada saat

mencampurkan katalis ke dalam perekat maka akan timbul reaksi panas

(6000C-9000C). Proses pengerasan resin diberi bahan tambahan yaitu, katalis jenis

Metyl Etyl Keton Peroksida (MEKPO), katalis digunakan untuk mempercepat


commit to user

II-22

proses pengerasan cairan resin pada suhu yang lebih tinggi. Pemakaian katalis

dibatasi sampai 1% dari volume resin (Najib, 2010).

2.9.7 Larutan n-heksana

Heksana adalah sebuah senyawa hidrokarbon alkana dengan rumus kimia

C6H14 (isomer utama n-heksana memiliki rumus CH3(CH2)4CH3). Seluruh isomer

heksana tidak reaktif, dan sering digunakan sebagai pelarut organik yang inert.

Heksana juga umum terdapat pada bensin dan lem sepatu, kulit dan tekstil. Pada

keadaan standar senyawa ini merupakan cairan tak berwarna yang tidak larut

dalam air (wikipedia.org).

Menurut Ginting (2005) penambahan 1 ml heksana pada komposit

menggunakan perekat polietilena dengan karung plastik meningkatkan kekuatan

tarik komposit. Hal ini dibuktikan dengan penelitiannya pada komposisi

polietilena dan karung plastik 70 : 30 tanpa heksana 18,48 MPa sedangkan

dengan heksana menjadi 28,88 MPa. Hal ini disebabkan oleh pengaruh heksana

yang berfungsi sebagai zat pelembut, mampu melembutkan serat sehingga

memudahkan interaksi antara perekat polietilena dan serat karung plastik.

2.10 Konsep Perancangan Eksperimen

2.10.1 Defnisi Eksperimen

Desain eksperimen merupakan langkah-langkah lengkap yang perlu

diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan agar data yang semestinya diperlukan

dapat diperoleh, sehingga akan membawa kepada analisis yang objektif dan

kesimpulan untuk persoalan yang sedang dibahas (Sudjana, 1997).

Beberapa istilah atau pengertian yang perlu diketahui dalam desain

eksperimen (Sudjana, 1997; Montgomery, 1997):

a. Unit eksperimen (experimental unit)

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.


commit to user

II-23

d. Level (taraf)

Merupakan nilai-nilai atau klasifikasi-klasifikasi dari sebuah faktor. Taraf

(levels) faktor dinyatakan dengan bilangan 1, 2, 3 dan seterusnya. Misalkan

dalam sebuah penelitian terdapat faktor-faktor :

a : jenis kelamin

b : cara mengajar

Selanjutnya taraf untuk faktor a adalah 1 menyatakan laki-laki, 2 menyatakan

perempuan (a1, a2). Bila cara mengajar ada tiga, maka dituliskan dengan b1,

b2, dan b3.

e. Treatment (perlakuan)

Sekumpulan kondisi eksperimen yang akan digunakan terhadap unit

eksperimen dalam ruang lingkup desain yang dipilih. Perlakuan merupakan

kombinasi level-level dari seluruh faktor yang ingin diuji dalam eksperimen.

f. Replikasi

Pengulangan eksperimen dasar yang bertujuan untuk menghasilkan taksiran

yang lebih akurat terhadap efek rata-rata suatu faktor ataupun terhadap

kekeliruan eksperimen.

g. Faktor Pembatas/ Blok (Restrictions)

Disebut juga sebagai variabel kontrol 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

Merupakan cara mengacak unit-unit eksperimen untuk dialokasikan pada

eksperimen. Metode randomisasi yang dipakai dan cara mengkombinasikan

level-level dari fakor yang 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).


commit to user

II-24

1. Planning Phase

Tahapan dalam planning phase adalah :

a. Membuat problem statement sejelas-jelasnya.

b. Menentukan variabel bebas (dependent variables), yaitu efek yang ingin

diukur, sering disebut sebagai kriteria atau ukuran performansi.

c. Menentukan independent variables.

d. Menentukan level-level yang akan diuji, tentukan sifatnya, yaitu :

1) Kualitatif atau kuantitatif

2) Fixed atau random

e. Tentukan cara bagaimana level-level dari beberapa faktor akan

dikombinasikan (khusus untuk eksperimen dua faktor atau lebih).

2. Design Phase

Tahapan dalam design phase adalah :

a. Menentukan jumlah observasi yang diambil.

b. Menentukan urutan eksperimen (urutan pengambilan data).

c. Menentukan metode randomisasi.

d. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon.

e. Menentukan hipotesis yang akan diuji.

3. Analysis Phase

Tahapan dalam analysis phase adalah :

a. Pengumpulan dan pemrosesan data.

b. Menghitung nilai statistik-statistik uji yang dipakai.

c. Menginterpretasikan hasil eksperimen.

2.10.2 Tujuan Desain Eksprimen

Desain suatu eksperimen bertujuan untuk memperoleh atau

mengumpulkan informasi sebanyak – banyaknya yang diperlukan dan berguna

dalam melaksanakan penelitian persoalan yang akan dibahas. Meskipun ,demikian

dalam rangka mendapatkan semua informasi yang berguna itu , desain dibuat

sederhana untuk menghemat waktu ,biaya dan bahan yang akan digunakan.

2.10.3 Faktorial Eksperimen

Eksperimen faktorial digunakan bilamana jumlah faktor yang akan diuji

lebih dari satu. Eksperimen faktorial adalah eksperimen dimana semua (hampir


commit to user

II-25

semua) taraf (levels) sebuah faktor tertentu dikombinasikan dengan semua

(hampir semua) taraf (levels) faktor lainnya yang terdapat dalam eksperimen.

(Sudjana, 1997).

Di dalam eksperimen faktorial, dapat terjadi hasilnya dipengaruhi oleh

lebih satu faktor, atau dikatakan terjadi interaksi antar faktor. Secara umum

interaksi didefinisikan sebagai perubahan dalam sebuah faktor mengakibatkan

perubahan nilai respon yang berbeda pada tiap taraf untuk faktor lainnya. maka

antara kedua faktor itu terdapat interaksi (Sudjana, 1997). Skema umum data

sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada Tabel 2.11.

Tabel 2.11 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, 1997.


commit to user

II-26

Tabel Anova untuk eksperimen faktorial dengan tiga faktor (a, b, dan c),

dengan nilai-nilai perhitungan dalam bentuk diatas adalah sebagaimana tabel 2.12.

Pada kolom terakhir Tabel 2.12, 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 (Sudjana, 1997).

Tabel 2.12 Anova eksperimen faktorial 3 faktor

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/M

SE

Total abcn SSTotal

Sumber: Sudjana, 1997.

2.10.4 Pengujian Asumsi-Asumsi ANOVA

Apabila menggunakan analisis variansi sebagai alat analisis data

eksperimen, maka seharusnya sebelum data diolah, terlebih dahulu dilakukan uji

asumsi ANOVA untuk menguji apakah asumsi-asumsi ANOVA telah terpenuhi

atau belum. Uji yang dilakukan dapat berupa uji homogenitas variansi, dan

independensi, terhadap data hasil eksperimen (Sudjana, 1997).

1. Uji Normalitas

Uji normalitas adalah uji untuk mengukur apakah data kita memiliki

distribusi normal sehingga dapat dipakai dalam statistik parametrik (statistik

inferensial). Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk menguji pola

distribusi. Dua diantaranya adalah metode statistik Chi Squared dan Kolmogorov-

Smirnov. Namun uji chi-squared tidak cocok digunakan untuk menentukan pola

distribusi dari data yang berjumlah kecil. Hal ini dikarenakan terjadinya kesulitan


commit to user

II-27

atau kesalahan dalam penentuan interval pada data jumlah kecil. Akibatnya

terjadinya kesalahan pengelompokan, sehingga menyebabkan uji chi-squared

tidak sensitif dalam penolakan atau penerimaan terhadap H0 (Tjahyanto, 2008).

Konsep dasar dari uji normalitas Kolmogorov-Smirnov adalah dengan

membandingkan distribusi data (yang akan diuji normalitasnya) dengan distribusi

normal baku. Distribusi normal baku adalah data yang telah ditransformasikan ke

dalam bentuk Z-Score dan diasumsikan normal. Jadi sebenarnya uji Kolmogorov-

Smirnov adalah uji beda antara data yang diuji normalitasnya dengan data normal

baku (Konsultan Statistik, 2009).

Uji Kolmogorov Smirnov ini dilakukan pada tiap threatment/perlakuan,

pada tiap perlakuan terdiri dari n buah data (replikasi). Persyaratan dalam

melakukan uji Kolmogorov-Smirnov adalah sebagai berikut (Cahyono, 2006):

1. Data berskala interval atau ratio (kuantitatif)

2. Data tunggal / belum dikelompokkan pada tabel distribusi frekuensi

3. Dapat digunakan untuk n besar maupun n kecil.

Langkah - langkah uji Kolmogorov Smirnov (Sudjana, 1997) yaitu:

1. Mengurutkan data dari yang terkecil sampai terbesar.

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

.

n

x

x

n

ii ÷÷ø

öççè

æ

=å=1

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

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

xx

s

ii

..........................................................................(2.13) Keterangan: xi : data ke-i n : banyaknya data

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

( ) sxxz ii /-=

......................................................................................(2.14)

Keterangan: zi : nilai baku xi : data ke-i

x


commit to user

II-28

x : rata-rata s : standar deviasi

4. Berdasarkan nilai baku (z), menentukan nilai probabilitasnya P(z) berdasarkan

sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel standar

luas wilayah di bawah kurva normal.

5. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus, sebagai

berikut:

nixP i /)( = ...............................................................................................(2.15)

Keterangan: i : data ke- n : jumlah data 6. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(z) dan P(x) yaitu:

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

Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam n kali

replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah:

H0 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1 : Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi

normal

7. Memilih taraf nilai nyata a, dengan wilayah kritik Lhitung > La(n). Apabila nilai

Lhitung < Ltabel , maka terima H0 dan simpulkan bahwa data observasi berasal

dari populasi yang berdistribusi normal.

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 dilakukan. Untuk

menghindari adanya kesulitan dalam urutan proses pengolahan, maka alat uji yang

dipilih adalah uji levene test. Uji levene dilakukan dengan menggunakan analisis

ragam terhadap selisih absolut dari setiap nilai pengamatan dalam sampel dengan

rata-rata sampel yang bersangkutan (Permana, 2008). Prosedur uji homogenitas

levene (Wijaya, 2000) sebagai berikut :

1. Kelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji.

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

3. Hitung nilai-nilai berikut ini :


commit to user

II-29

a. Faktor koreksin

xFK i

2)()( å= ...........................................................(2.16)

Keterangan : xi : data hasil pengamatan

i : 1, 2, ..., n n : banyaknya data

b. Sum of Square (SS) faktor =( )

FKk

xi -÷÷

ø

ö

çç

è

æ å 2

....................................(2.17)

Keterangan : k : banyaknya data pada tiap level

c. Sum of Square (SS) total = ( ) FKyi -å 2 ..........................................(2.18)

Keterangan :

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

d. SSerror = faktortotal SSSS - ........................................................................(2.19)

Nilai-nilai hasil perhitungan di atas dapat dirangkum dalam sebuah daftar

analisis ragam sebagaimana tabel 2.13 berikut ini.

Tabel 2.13 Skema umum daftar analisis ragam uji homogenitas Sumber

Keragaman df Sum of Square

(SS) Mean of Square

(MS) F

Faktor F SS(Faktor) SS(Faktor)/ Df error

faktor

MS

MS

Error n-1-f SSerror SSe / Df

Total n-1 SStotal

Sumber: Wijaya, 2000.

4. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0 : 26

25

24

23

22

21 ssssss =====

H1 : Ragam seluruh level faktor tidak semuanya sama.

5. Memilih taraf nyata/ signifikasi (α).

6. Wilayah kritis : F > F α (v1 ; v2)


commit to user

II-30

3. Analysis of Variance (ANOVA)

Analysis of Variance (ANOVA) merupakan metode untuk menguji

hubungan antara satu variabel dependen dengan satu atau lebih variabel

independen. Hubungan antara satu variabel dependen dengan satu variabel

independen disebut One Way ANOVA. Pada kasus satu variabel dependen dan

dua atau tiga variabel independen sering disebut Two Ways ANOVA dan Three

Ways ANOVA.

ANOVA digunakan untuk mengetahui pengaruh utama (main effect) dan

pengaruh interaksi (interaction effect) dari variabel independen (sering disebut

faktor) terhadap variabel dependen. Pengaruh utama atau main effect adalah

pengaruh langsung variabel independen terhadap variabel dependen. Sedangkan

pengaruh interaksi adalah pengaruh bersama atau joint effect dua atau lebih

variabel independen terhadap variabel dependen.

Skema umum data sampel untuk desain eksperimen dapat dilihat pada

tabel 2.14 di bawah ini.

Tabel 2.14 Skema umum data sampel eksperimen faktorial

Faktor C

Faktor A Jumla

h Rata-rata 1 2 3

Faktor B 1 2 1 2 1 2

1

Y1111 Y1211 Y2111 Y2211 Y3111 Y3211

Y1112 Y1212 Y2112 Y2212 Y3112 Y3212

Y1113 Y1213 Y2113 Y2213 Y3113 Y3213 Jumlah J1110 J1210 J2110 J2210 J3110 J3210 J1000

Rata-rata Y 1110 Y 1210 Y 2110 Y 2210 Y 3110 Y 3210 Y 1000

2 Y1121 Y1221 Y2121 Y2221 Y3121 Y3221 Y1122 Y1222 Y2122 Y2222 Y3122 Y3222 Y1123 Y1223 Y2123 Y2223 Y3123 Y3223

Jumlah J1120 J1220 J2120 J2220 J3120 J3220 J2000 Rata-rata Y 1120 Y 1220 Y 2120 Y 2220 Y 3120 Y 3220 Y 2000

3 Y1131 Y1231 Y2131 Y2231 Y3131 Y3231 Y1132 Y1232 Y2132 Y2232 Y3132 Y3232 Y1133 Y1233 Y2133 Y2233 Y3133 Y3233

Jumlah J1130 J1230 J2130 J2230 J3130 J3230 J3000 Rata-rata Y 1130 Y 1230 Y 2130 Y 2230 Y 3130 Y 3230 Y 3000

Jumlah Total J1100 J1200 J2100 J2200 J3100 J3200 J0000 Rata-rata Total Y 1100 Y 1200 Y 2100 Y 2200 Y 3100 Y 3200 Y 0000

Sumber : Sudjana, 1997


commit to user

II-31

4. Uji Pembanding Ganda

Pengujian ini dilakukan apabila 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 atau untuk

melihat pada level mana terdapat perbedaan dari suatu faktor yang dinyatakan

berpengaruh signifikan oleh uji Anova. Metode yang digunakan pada uji lanjut

setelah anova adalah metode Tukey, langkah-langkah penyelesaiannya adalah

(Soejoeti, 1984):

a. Mencari nilai penyimpangan

S2 = RKS

Keterangan:

RKS : rata-rata kuadrat kesalahan. s : varians gabungan (kelompok eksperimen + kontrol)

b. Mencari nilai Q pada tabel ”studenized range distribution”

Q {k; k (m-l); a}

Keterangan:

a : selang kepercayaan k : jumlah perlakuan m: banyaknya pengamatan

c. Satu range pembanding ( X A - X B ) akan dilakukan sama ( X A = X B ) apabila:

{(XA- - Q }< (XA- < (XA- Q

Keterangan:

XA : rerata skor kelompok eksperimen XB : rerata skor kelompok kontrol m : jumlah observasi/pengukuran secara keseluruhan s : varians gabungan (kelompok eksperimen + kontrol)

2.11 Studi Pustaka

Beberapa penelitian tentang komposit telah dilakukan oleh para peneliti

terdahulu. Hasil penelitian Raharjo (2006) tentang pengaruh fraksi berat sekam

dan additive CaCl2 terhadap nilai konduktivitas panas komposit semen – sekam.

Pembuatan komposit dilakukan dengan mencampur semen, sekam dan additive


commit to user

II-32

(CaCl2). Jumlah sekam yang terkandung dalam komposit (fraksi berat sekam)

diatur dengan variasi 10%, 20%, 30% berat. Sedangkan jumlah additive yang

ditambahkan diatur dengan variasi 0%, 5%, 10%, 15% berat. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa nilai konduktivitas panas tertinggi dari komposit semen-

sekam didapat dari kombinasi fraksi berat bahan penambah CaCl2 15% dan fraksi

berat sekam 10% yaitu 0,1355 W/m0C. Nilai konduktivitas panas komposit

semen-sekam meningkat seiring dengan peningkatan fraksi berat bahan penambah

CaCl2 . Peningkatan fraksi berat sekam akan diikuti dengan pengurangan nilai

konduktivitas panas komposit semensekam.

Ngafwan (2006) melakukan penelitian tentang pembuatan komposit hambat

panas menggunakan perekat resin dengan memanfaatkan limbah sekam padi.

Bahan ini dibuat dengan menggunakan poliester sebagai pengikat dengan

komposisi sekam padi dan polyester dalam 20%, 30%, 40%, 50% dan 60% fraksi

volume komposit dengan model honeycomb dan komposit biasa. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa perpindahan kalor pada komposit sangat ditentukan oleh

prosentase serat dan perekat, semakin besar fraksi volume serat maka

konduktivitas mengarah pada sifat serat. Dengan model honeycomb maka nilai

konduktivitas dapat menurun, sehingga dapat menurunkan sifat ketergantungan

perekat. Pada komposit biasa, fraksi volume serat 50% terjadi perubahan nilai

hambat panas terhadap temperatur yang sangat rendah dan mendekati linier jika

dibandingkan dengan fraksi volume yang lain. Pada material honeycom

menunjukkan bahwa nilai hambat panas pada fraksi volume 50% sampai 60%

nilai konduktivitas panasnya lebih linier dan lebih stabil walaupun angka hambat

panasnya lebih besar dibandingkan yang material normal. Meningkatnya

temperatur spesimen hambat panasnya semakin rendah. Penurunan nilai hambat

panas ini dikarenakan dengan meningkatnya temperatur mengakibatkan volume

menjadi lebih besar sehingga kepadatan material menjadi berkurang sehingga

jarak antar partikel yang berfungsi penghantar panas semakin jauh yang berakibat

nilai hantar panas.

Penelitian oleh Wibowo (2008) tentang pembuatan papan partikel dari

campuran sekam padi dan resin (tanpa memperhatikan kekuatan material) dengan

3 variasi ketebalan (1 cm, 1,5 cm, dan 2 cm) dan 4 variasi pemadatan (3:1, 4:1,


commit to user

II-33

5:1, dan 6:1). Dari beberapa variasi ketebalan didapatkan pada ketebalan 1 cm dan

kepadatan 6:1 & 5:1, nilai konduktivitas termalnya kecil (0,0798 W/m0C), pada

tebal 2 cm, kepadatan 12:2 nilai konduktivitas termalnya besar (0,238 W/m0C)

sehingga papan partikel dengan tebal 1 cm dan pada kepadatan 6:1 baik

digunakan sebagai bahan isolator panas.

Diharjo (2006) melakukan penelitian menunjukkan bahwa kekuatan dan

regangan tarik komposit memiliki harga optimum untuk perlakuan serat rami 2

jam, yaitu 190.27 Mpa dan 0.44%. Komposit yang diperkuat serat rami yang

dikenai perlakuan 6 jam memiliki kekuatan terendah. Penampang patahan

komposit yang diperkuat serat perlakuan 0, 2, dan 4 jam diklasifikasikan sebagai

jenis patah slitting in multiple area. Sebaliknya, penampang patahan komposit

yang diperkuat serat perlakuan 6 jam memiliki jenis patah tunggal. Penampang

patahan komposit yang diperkuat serat tanpa perlakuan menunjukkan adanya fiber

pull out.

Harbrian (2007) melakukan penelitian tentang komposit Sandwich serat E-

Glass Chopped Strand Mat-unsaturated polyester resin dengan inti (core) Spon

hanya mempunyai variasi tebal inti (core). Variasi tebal inti (core)-nya adalah 2

mm, 4 mm dan 9 mm, sedangkan fraksi volumenya sama untuk semua variasi

yaitu 30%. Pengujian bending pada komposit sandwich dengan masing-masing

variasi tebal core ada 4 spesimen, maka dapat disimpulkan bahwa kekuatan

Bending komposit Sandwich dengan core spon semakin menurun seiring dengan

penambahan tebal core spon, pada tebal core 2 mm kekuatan Bending rata-ratanya

adalah 38,08 MPa, sedangkan pada komposit Sandwich dengan tebal core 9 mm

kekuatan Bending rata-ratanya adalah 2,28 MPa, lebih rendah 94,01 %.


commit to user

III-1

BAB III METODE PENELITIAN

Pada bab ini akan diuraikan secara sistematis mengenai kerangka berpikir

dan metode yang digunakan dalam penelitian.

3.1. KERANGKA METODE PENELITIAN

Langkah–langkah yang dilakukan dalam penelitian ini akan dijelaskan pada

gambar 3.1 di bawah ini.

Gambar 3.1. Metode penelitian


commit to user

III-2

Gambar 3.1. Metode penelitian (lanjutan)


commit to user

III-3

Metode penelitian di atas diuraikan dalam beberapa tahap dan tiap

tahapnya dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih

lengkap tiap tahapnya dijelaskan dalam subbab berikut ini.

3.2. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium. Waktu dan tempat

pelaksanaan penelitian dijelaskan sebagai berikut:

3.2.1. Waktu Penelitian

Penelitian dimulai dari bulan Maret hingga Juli 2011. Pembuatan spesimen

dan pengujian spesimen dilakukan pada bulan Mei-Juli 2011, sedangkan

pengolahan data dilakukan pada bulan Juli-Agustus 2011.

3.2.2. Tempat Penelitian

1. Pembuatan spesimen komposit sandwich dilakukan di Laboratorium

Perencanaan dan Perancangan Produk Jurusan Teknik Industri Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

2. Uji impak dan bending dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas

Sebelas Maret Surakarta.

3. Uji hambat panas dilakukan di Laboratorium Uji Thermal Sub Lab Pengujian

Fisika Laboratorium Pusat MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.3. ORIENTASI PENELITIAN

Tujuan dari orientasi penelitian adalah untuk melihat faktor-faktor yang

memberikan pengaruh terhadap kekuatan bending dan impak serta hambat panas

yang dimiliki komposit sandwich limbah kertas buram dan sekam padi dengan

skin karung plastik untuk menyederhanakan kompleksitas permasalahan yang

diteliti. Orientasi yang digunakan adalah sebagai berikut:

1. Pada proses pencampuran bahan-bahan pembuatan panel komposit, terdapat

beberapa material atau benda yang ikut terbawa dalam proses pencampuran.

Namun jumlahnya kecil sehingga tidak mempengaruhi hasil pengujian,

diasumsikan tidak terdapat benda asing yang ikut terbawa ke dalam komposit.

2. Sampah kertas buram yang dipakai dalam penelitian ini berasal dari limbah

percetakan di daerah Surakarta dan limbah fotocopy di Surakarta yang


commit to user

III-4

memiliki jenis kertas yang berbeda, tetapi kertas tersebut diproduksi oleh

pabrik dengan proses dan bahan baku yang hampir sama, sehingga

diasumsikan karakteristik dari kertas yang digunakan sama untuk setiap

jenisnya.

3. Kertas buram yang digunakan untuk core komposit adalah kertas limbah

bekas pakai sehingga ada yang mengandung tinta. Tinta pada kertas buram

diasumsikan tidak berpengaruh terhadap kekuatan bending dan impak.

3.4. Perancangan Experimen

Pembuatan komposit sandwich terdiri dari campuran kertas buram dan

sekam padi pada core dan karung plastik pada skin. Penelitian ini dilakukan untuk

melihat pengaruh faktor-faktor ketebalan core komposit, komposisi core komposit

dan perlakuan alkali sekam padi terhadap kekuatan impak dan bending.

Penggunaan limbah kertas buram dipilih karena ketersediaan limbah kertas

yang melimpah, namun pemanfaatannya yang belum optimal dan harga limbah

kertas yang ekonomis dibandingkan dengan jenis penyekat ruangan yang

umumnya digunakan yaitu kayu. Pada penggunaan campuran sekam padi dipilih

karena limbah tersebut mempunyai fungsi sebagai penghambat panas yang baik,

dimana limbah sekam antara lain digunakan sebagai bahan pelindung untuk

menyimpan es, artinya sekam padi sekam padi merupakan bahan hambat panas

yang baik.

Faktor-faktor dalam penelitian ini ditentukan di awal penelitian (fixed

factor). Rancangan penelitian pada penelitian ini ditentukan melalui beberapa

tahapan. Urutan tahap tersebut dijelaskan sebagai berikut:

3.4.1. Tahap Perencanaan (Planning Phase)

a. Membuat problem statement :

Problem statement dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh ketebalan

core komposit, komposisi core komposit dan perlakuan alkali sekam padi

terhadap kekuatan bending dan kekuatan impak komposit sandwich yang

bersifat hambat panas.


commit to user

III-5

b. Menentukan Variabel dependent (respon)

1) Variabel respon pada penelitian ini adalah nilai kekuatan bending dan

impak komposit sandwich. Sifat dari variabel respon adalah kuantitatif.

2) Unit eksperimen pada penelitian ini adalah komposit sandwich limbah

kertas buram dan sekam dengan skin karung plastik.

c. Menentukan Variabel independent (faktor)

Menentukan faktor-faktor yang ingin diuji pengaruhnya dalam eksperimen.

1. Faktor yang ingin diuji:

a. ketebalan core komposit (A)

b. komposisi core komposit (B)

c. perlakuan alkali sekam padi (C)

2. Sifatnya: faktor ketebalan core, komposisi core komposit dan perlakuan

alkali sekam padi bersifat kuantitatif.

d. Menentukan banyaknya level dari setiap faktor yang diuji. Level-level dipilih

secara fixed berdasarkan penelitian terdahulu dan trial and error.

Menurut Harbrian (2007) Komposit Sandwich serat e-glass chopped

strand mat-unsaturated polyester resin dengan core spon dengan variasi

ketebalan core adalah 2 mm, 4 mm dan 9 mm. Berdasarkan pengujian bending

pada komposit sandwich dengan masing-masing variasi tebal core komposit

sandwich dengan core spon semakin menurun seiring dengan penambahan

tebal core spon. Berdasarkan penelitian tersebut maka dalam penelitian ini

diambil faktor ketebalan core dengan bahan dasar yang berbeda yaitu kertas

buram dan sekam padi. Level faktor ketebalan core komposit terdiri dari dua

level, yaitu 10 mm (a1) dan 15 mm (a2) berdasarkan SNI untuk papan serat.

Penentuan level-level faktor komposisi berdasarkan trial and error.

Sebelum level tersebut dipilih, telah dilakukan beberapa kali percobaan

sebelumya. Percobaan yang telah dilakukan sebelumnya mengunakan sekam

30%, kertas 40% , lem 30% dan sekam 25%, kertas 45%, lem 30%. Percobaan

tersebut gagal pada saat proses pencetakan. Kebanyakan campuran keluar dari

cetakan saat dipress dan dibutuhkan tenaga yang kuat saat pengepressan. Pada

komposisi tersebut komposit mengembang setelah dikeluarkan dari cetakan


commit to user

III-6

dan rapuh. Berdasarkan percobaan-percobaan tersebut, akhirnya diperoleh

level-level yang sesuai dengan cetakan dan dapat dicetak dengan baik. Level

faktor komposisi core komposit yang ditentukan terdiri dari dua level, yaitu

kertas (50%), sekam (20%); PVAc (30%) (b1) dan kertas (60%), sekam (10%);

PVAc (30%) (b2).

Menurut Kuncoro (2006) komposit serat rami yang direndam di dalam larutan

alkali NaOH dengan konsentrasi 5% selama 0, 2, 4, dan 6 jam. Berdasarkan uji

tarik bahwa kekuatan dan regangan tarik komposit memiliki harga optimum

untuk perlakuan serat 2 jam. Komposit yang diperkuat serat dengan perlakuan

alkali 6 jam memiliki kekuatan terendah. Berdasarkan penelitian tersebut maka

dalam penelitian ini diambil faktor perlakuan alkali dengan bahan dasar yang

berbeda yaitu sekam padi. Level faktor perlakuan alkali yang ditentukan terdiri

dari tiga level yaitu 1 jam (c1), 2 jam (c2) dan 3 jam (c3).

1) Menentukan jenis desain eksperimen yang dipakai.

a) Pada tahap ini dilakukan penentuan teknik desain ekspeimen yang

digunakan, yaitu Factorial Experiment Completely Randomized Design.

b) Tabulasi Factorial Experiment Completely Randomized Design adalah

seperti tabel 3.2

Tabel 3.1 Layout Pengumpulan Data Eksperimen

Core komposit

Komposisi core (b1) Komposisi core ( b2) Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

ketebalan core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) i1j1k1l1 i1j2k1 l1 i1j3k1 l1 i2j1k1 l2 i2j2k1 l1 i2j3k1 l1

i1j1k1l2 i1j2k1 l2 i1j3k1 l2 i2j1k1 l2 i2j2k1 l2 i2j3k1 l2

i1j1k1l3 i1j2k1 l3 i1j3k1 l3 i2j1k1 l3 i2j2k1 l3 i2j3k1 l3

15 mm (a2) i1j1k2 l1 i1j2k2 l1 i1j3k2 l1 i2j1k2 l1 i2j2k2 l1 i2j3k2 l1

i1j1k2 l2 i1j2k2 l2 i1j3k2 l2 i2j1k2 l2 i2j2k2 l2 i2j3k2 l2

i1j1k2 l3 i1j2k2 l3 i1j3k2 l3 i2j1k2 l3 i2j2k2 l3 i2j3k2 l3 Keterangan: i1j1k1l1: variabel respon dengan komposisi core j1, perlakuan alkali 1 jam dan ketebalan core 10 mm, untuk replikasi ke-1


commit to user

III-7

3.4.2. Tahap Design Phase

a. Menentukan jumlah observasi atau jumlah replikasi

Penentuan jumlah replikasi berdasar pada rumus penentuan jumlah replikasi

pada rumus untuk rancangan acak lengkap, acak kelompok atau faktorial,

secara sederhana menurut Supranto (2000) dapat digunakan rumus:

(t-1) (r-1) ≥15.................................................................................................(3.1)

keterangan: t : banyak kelompok perlakuan r : jumlah replikasi

b. Urutan eksperimen : secara random.

c. Menentukan model matematik yang menjelaskan variabel respon

Yijkl = m + Ai + Bj + Ck + ABij + ACik + BCjk + ABCijk + el(ijk) ....................(3.2)

Keterangan :

Yijkl : variabel respon Ai : faktor ketebalan core Bj : faktor komposisi core Ck : faktor perlakuan alkali ABij : interaksi faktor A dan faktor B ACik : interaksi faktor A dan faktor C BCjk : interaksi faktor B dan faktor C ABCijk : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C el(ijk) : random error i : jumlah faktor ketebalan core (A), i = 1, 2 j : jumlah faktor komposisi core (B), j = 1, 2 k : jumlah faktor perlakuan alkali (C), k= 1,2,3 l : jumlah replikasi l = 1, 2, 3,

d. Menentukan hipotesis eksperimen

Hipotesis umum yang diajukan dalam eksperimen ini adalah faktor yang

berpengaruh terhadap kekuatan bending dan impak komposit, dimana faktor

tersebut mungkin berdiri sendiri atau berinteraksi dengan faktor yang lain.

Hipotesis umum ini disebut sebagai hipotesis satu (H1).

Adapun hipotesis nol dari eksperimen dalam penelitian ini adalah:

H01 : 02 =As

Perbedaan ketebalan core komposit tidak berpengaruh terhadap

besarnya kekuatan bending dan impak komposit sandwich.


commit to user

III-8

H02 : 02 =Bs

Perbedaan komposisi core komposit tidak berpengaruh terhadap

besarnya kekuatan bending dan impak komposit sandwich.

H03 : 02 =Cs

Perbedaan perlakuan alkali tidak berpengaruh terhadap besarnya

kekuatan bending dan impak komposit sandwich.

H04 : 02 =ABs

Perbedaan interaksi ketebalan dan komposisi core komposit tidak

berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak

komposit sandwich.

H05 : 절B挠实0

Perbedaan interaksi ketebalan dan perlakuan alkali core komposit

tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak

komposit sandwich.

H06 : IB挠实0

Perbedaan interaksi komposisi dan perlakuan alkali core komposit

tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak

komposit sandwich.

H07 : 절IB挠实0

Perbedaan interaksi ketebalan, komposisi dan perlakuan alkali core

komposit tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan

impak komposit sandwich.

3.5. PENGUMPULAN DATA

Pengumpulan data dimulai dengan persiapan pembuatan spesimen dan

dilanjutkan dengan proses pembuatan spesimen komposit lalu dilakukan uji

bending dan impak. Berdasarkan data hasil uji bending dan impak dilakukan

pengolahan data untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh terhadap

kekuatan bending dan impak. Hasil pengolahan data menunjukkan pengaruh dari

faktor-faktor yang telah ditentukan, kemudian dipilih nilai terbaik dari uji bending

dan impak lalu dilakukan uji konduktivitas thermal (hambat panas).


commit to user

III-9

3.5.1. Pembuatan Spesimen Uji

Pembuatan spesimen uji dimulai dari mempersiapkan alat dan bahan yang

diperlukan kemudian dilanjutkan dengan proses pembuatan spesimen.

a. Alat yang digunakan

1) Gunting, cutter dan penggaris untuk memotong kertas.

2) Mesin blender

Mesin digunakan untuk menghancurkan kertas menjadi serat lembut. Mesin

blender yang digunakan bermerk national model MX-T2GN dengan spesifikasi

dry capacity 150G, wet capacity 1500ml dengan daya 220V.

3) Ember plastik

Ember plastik digunakan untuk merendam sekam padi dengan larutan NaOH.

4) Timbangan digital

Timbangan digital digunakan untuk menimbang massa sekam padi, NaOH,lem

PVAc, kertas buram, core komposit dan skin.

5) Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air dan volume resin.

6) Cetakan besi

Cetakan besi ukuran 20cm x 5cm digunakan untuk pengepresan bahan

komposit menjadi ukuran sesuai standar uji (SNI 01-4449-2006 untuk Papan

Serat).

Gambar 3.2. Cetakan besi


commit to user

III-10

7) Jangka sorong

Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen uji. Alat ukur ini

memiliki ketelitian 0,05 mm.

8) Oven, digunakan untuk mengeringkan spesimen (post cure)

9) Universal Testing Machine (UTM), digunakan untuk mengukur kekuatan

bending.

10) Alat uji impak dengan spesikasi kekuatan impak maximum 150 joule, berat

beban pembentur 93,10 N dan panjang lengan 0,83 m.

11) Alat uji konduktivitas thermal.

b. Bahan yang digunakan

1) Kertas buram

Gambar 3.3. Kertas buram

2) Sekam padi

Gambar 3.4. Sekam padi


commit to user

III-11

3) NaOH

Berupa padatan yang berfungsi untuk membersihkan lapisan lilin (lignin) dan

kotoran pada permukaan serat sehingga menghasilkan mechanical interlocking

(pengikatan) antara serat.

4) Lem putih (PVAc)

Polivinil asetat (PVAc) atau dapat disebut juga lem putih yang digunakan

sebagai lem kayu dan kertas. Lem putih merupakan salah satu produk jenis

polimer emulsi.

5) Resin UPRS

Unsaturated Polyester Resin merupakan jenis resin thermoset, dalam kebanyakan

hal resin ini disebut polyester.

6) Karung plastik

Karung plastik dibuat dari polimer polypropilen (PP) yang bersifat termoplast

(Pertamina UPPDN VI).

Gambar 3.5. Karung plastik

7) Larutan n-heksana

Larutan ini digunakan untuk merendam karung plastik sehingga memperkecil

delaminasi antara karung plastik dengan resin.


commit to user

III-12

c. Proses pembuatan komposit sandwich

1) Persiapan bahan

a) Kertas buram yang dipotong kecil untuk memudahkan dalam

penghacurannya.

b) Pemisahan sekam dari kotoran-kotoran yang masih tercampur seperti

potongan daun dan jerami padi. Sekam direndam dengan NaOH selama 1

jam,2 jam dan 3 jam kemudian dikeringkan.

c) Karung plastik dipotong dengan ukuran 5x20 cm untuk uji bending

berdasarkan standard SNI 01-4449-2006. Ukuran 1x10 cm untuk uji impak

berdasarkan standard ASTM D-5942-96.

d) Masing-masing bahan kemudian diukur massa jenisnya kecuali karung

plastik untuk menentukan fraksi volumenya dalam campuran komposit.

e) Menimbang kertas buram, sekam padi dan lem PVAc sesuai dengan massa

jenis dan komposisi tiap spesimen.

2) Pembuatan bubur kertas

Kertas buram yang telah dipotong kecil lalu ditambah dengan air.

Perbandingan antara kertas dengan air adalah 1 : 2 yaitu massa air dua kali

massa kertas. Penentuan ukuran perbandingan antara kertas dan air dengan

dilakukan trial sebelum pembuatan spesimen. Kertas dihancurkan

menggunakan alat bantu blender.

3) Pengenceran Lem PVAc

Lem PVAc yang telah ditimbang ditambah air dengan perbandingan 2:1 dari

massa kertas tiap spesimen. Perlakuan ini dilakukan agar lem dan air tercampur

merata, untuk itu maka digunakan alat bantu mixer selama 3-5 menit.

Penentuan ukuran perbandingan antara lem dan air dengan dilakukan trial

sebelum pembuatan spesimen. Perbandingan ini dipilih karena lem dan bahan

lainnya sudah dapat tercampur merata. Jika volume air untuk pengenceran

besar maka lem akan banyak terbuang ketika dipress.


commit to user

III-13

4) Pencampuran bahan

Bahan-bahan yang telah disiapkan kemudian dicampur yaitu bubur kertas,

sekam padi dan lem PVAc yang telah diencerkan. Pencampuran ini dilakukan

hingga merata, untuk itu digunakan alat bantu mixer selama 5-10 menit.

5) Pembuatan core komposit sandwich

a) Pembuatan material

Setelah semua bahan tercampur kemudian dimasukkan kedalam cetakan

secara merata. Ukuran spesimen yang dibuat adalah 5x20 cm sesuai

dengan standard SNI untuk uji bending dan 1x10 sesuai ASTM D-5942-96

untuk uji impak. Pada penelitan ini menggunakan faktor ketebalan 1 cm

dan 1,5 cm dengan kerapatan 2:1 yaitu 2 cm sebelum dipress dan 1 cm

setelah dipress. Tujuan pengepressan adalah untuk mengurangi kadar air

dan menambah kerapatan pada spesimen. Pada penelitian terdapat

beberapa faktor diantaranya komposisi campuran. Komposisi campuran

spesimen pertama adalah 50% kertas buram, 20% sekam padi dan

30% lem PVac. Komposisi campuran spesimen kedua adalah 60% kertas

buarm, 10% sekam padi dan 30% lem PVac.

b) Proses pencetakan

Proses pencetakan dilakukan dengan menaruh bubur kertas yang telah

dibuat kedalam cetakan berukuran 5x20 cm dengan tebal 2cm, 3cm

kemudian di press dengan mesin hidrolik dengan kerapatan 2:1 menjadi

1cm dan 1,5cm selama 1 jam agar spesimen tidak mengembang.

6) Proses pengeringan dilakukan menggunakan oven dan sinar matahari. Setelah

selesai dipress spesimen dioven selama 1 jam agar spesimen tidak

mengembang kemudian dijemur menggunakan sinar matahari selama 3 hari.

7) Pembuatan skin komposit sandwich

a) Persiapan material

Karung plastik yang telah dipotong dengan ukuran 5x20 cm untuk uji

bending dan 1x10 cm untuk uji impak. Resin UPRs tipe yukalac 157

bqtn-ex dicampur dengan katalis dengan perbandingan 1:100 yaitu 1 ml

katalis dengan 100 ml resin UPRs.


commit to user

III-14

Gambar 3.6. Potongan Karung plastik

b) Perlakuan karung plastik

Karung plastik yang digunakan berdasarkan layer (lapisan), untuk tiap skin

menggunakan satu layer. Bentuk serat karung plastik yang digunakan

adalah anyaman horizontal. Karung plastik direndam dalam larutan

n-heksana sebelum dipress hal ini dilakukan untuk mengurangi delaminasi

(tidak rekat) antara karung plastik dengan resin.

c) Persiapan cetakan

Pembuatan skin menggunakan cetakan dari kaca karena rata dan dapat

ditentukan ketebalannya. Kaca yang digunakan untuk alas ketebalan 5mm

dan cetakan 2mm. Kaca bagian alas dilapisi dengan mika proyektor dan

diberi margarine. Hal ini dilakukan agar resin tidak rekat pada kaca

sehingga mudah pengangkatannya.

Gambar 3.7. Cetakan skin


commit to user

III-15

d) Proses pembuatan

Cetakan diolesi resin secara merata lalu ditutup dengan karung plastik

kemudian diberi resin hingga ketebalan 2mm lalu ditutup dengan kaca.

Proses ini dilakukan supaya resin dapat merata dan karung plastik berada

didalam resin untuk memperkecil void (rongga). Pengepressan ini

dilakukan selama 2-3 jam lalu dikeringkan pada suhu kamar.

8) Pembuatan komposit sandwich

Komposit sandwich merupakan komposit yang tersusun dari tiga lapisan yang

terdiri dari flat composite dan atau metal sheet sebagai skin serta core di bagian

tengahnya. Core dari komposit sandwich adalah kertas buram dan sekam padi

digabungkan dengan skin karung plastik pada dua sisinya dengan

menggunakan perekat resin. Pada proses ini dilakukan penekanan ringan untuk

merekatkan core dengan skin selama 2-3 jam. Jika dilakukan penekanan terlalu

berat akan mempengaruhi ketebalan core dan skin.

3.5.2. Pengujian Bending Komposit Sandwich

Kekuatan bending adalah tegangan bending terbesar yang dapat diterima

akibat pembebanan luar tanpa mengalami deformasi yang besar atau kegagalan.

Urutan eksperimen ditentukan secara random (complete randomization) seperti

yang ditunjukkan pada tabel 3.2.

Tabel 3.2 Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design

Variasi ketebalan

(a)

Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2) Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1)

5 4 33 3 19 24 16 7 14 8 34 13 29 2 32 21 9 20

15 mm (a2)

25 22 18 17 23 36 31 6 35 30 15 27

26 10 11 12 1 28


commit to user

III-16

Tahapan pengujian bending dilakukan sesuai dengan langkah berikut:

a. Mengukur dimensi spesimen meliputi: panjang, lebar dan tebal berdasarkan

ukuran pengujian papan serat sesuai SNI (2006) yaitu 20cm x 5 cm.

(a) (b)

Gambar 3.8 a. Ukuran tebal spesimen bending b. Ukuran Panjang dan lebar

spesimen bending

b. Pemberian label pada setiap spesimen yang telah diukur untuk mengindari

kesalahan pembacaan.

c. Menghidupkan mesin Torsee untuk uji bending.

d. Pemasangan spesimen uji pada tumpuan dengan tepat dan pastikan indentor

tepat di tengah-tengah kedua tumpuan. Berikut ini gambar penempatan posisi

spesimen.

Gambar 3.9. Posisi spesimen pada uji bending

Sumber : SNI 01-4449-2006 Keterangan :

B : beban (kgf). S : jarak sangga (mm). a : diameter span (mm). T : tebal spesimen (mm)

e. Pemasangan dial indicator dengan posisi 0 mm sebagai penghitung defleksinya

( 1 putaran = 1 mm).


commit to user

III-17

f. Beban diberikan pada bagian pusat contoh uji, kemudian dicatat defleksi dan

beban sampai beban maksimum.

g. Setelah mendapatkan data hasil pengujian dilanjutkan perhitungan kekuatan

bending sesuai persamaan 2.6.

3.5.3. Pengujian Impak Komposit Sandwich

Pengujian impak merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan

terhadap beban kejut. Hal ini yang membedakan dengan pengujian bending yaitu

pada bending pembebanan dilakukan secara perlahan sedangkan pada impak

secara tiba-tiba. Terdapat dua jenis metode pengujian impak yaitu charpy dan

izod. Pengujian dengan menggunakan charpy lebih akurat dibandingkan izod,

karena pada izod pemegang spesimen juga turut menyerap energi, sehingga energi

yang terukur bukan energi yang mampu diserap material seutuhnya (Sariyusriati

dalam Witanto, 2010). Pengujian impak dilakukan sesuai dengan standar ASTM

D-5942-96. Urutan eksperimen ditentukan secara random (complete

randomization) seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.3.

Tabel 3.3 Urutan eksperimen factorial experiment completely randomized design

Variasi ketebalan

(a)

Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2) Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1)

5 4 33 3 19 24 16 7 14 8 34 13 29 2 32 21 9 20

15 mm (a2)

25 22 18 17 23 36 31 6 35 30 15 27

26 10 11 12 1 28

Langkah-langkah pengujian impak charpy adalah sebagai berikut:

a. Menyiapkan spesimen uji berbentuk balok dengan dimensi p x l x t = 80 mm

x10 mm x10 mm. Pengujian impak dilakukan sesuai dengan standar ASTM

D 5942-46.


commit to user

III-18

Gambar 3.10 Panjang, lebar dan tebal

b. Menaikkan pembentur sesuai sudut lengan pembentur yang ditentukan.

dengan memutar handle beban pembentur, kemudian pembentur dikunci.

c. Melepaskan pengunci pembentur setelah pembentur berada pada keadaan

tertahan dengan posisi sudut tertentu (α) .

d. Setelah kembali dari puncak, ayunan dihentikan perlahan-lahan menggunakan

rem.

e. Mengamati simpangan jarum yang terdorong kemudian mencatat berapa

derajat sudut ayunan tanpa benda uji.

f. Memasang pembentur dengan benar.

g. Memasang benda uji diposisi tengah dari dudukan/anvil. Dudukan dapat

diatur sesuai dengan petunjuk.

h. Menaikkan pembentur secara perlahan-lahan dengan memutar handle tepat

pada sudut yang ditentukan.

i. Melepaskan pengunci dengan menarik pengunci lengan.

j. Setelah pembentur selesai berayun mematahkan benda uji, pembentur

dihentikan dengan menarik pengunci lengan.

k. Mengamati sudut pada dial yang ditunjukkan oleh jarum beban dan diperoleh

besar sudut dengan spesimen. Kemudian dilakukan perhitungan harga energi

impak berdasarkan rumus yang telah ditentukan pada persamaan 2.7 dan 2.8.

3.6. PENGOLAHAN DATA

Tahap pengolahan data dilakukan setelah menentukan teknik desain

eksperimen yang digunakan dalam penelitian. Pengolahan data dimulai dengan uji

asumsi dasar, uji ANOVA, dan uji pembanding ganda.

3.6.1. Uji Asumsi Dasar

Pengujian data hasil perhitungan kuat bending dan impak perlu

dilakukan. Hal ini dilakukan agar metode dalam penelitian dapat memberikan


commit to user

III-19

hasil/analisis yang valid. Adapun pengujian data yang harus dilakukan sebagai

sebelum uji ANOVA, yaitu:

1. Uji normalitas

Uji normalitas dilakukan dengan uji Kolmogorov-Smirnov. Langkah-

langkah perhitungan uji kolmogorov smirnov sebagai berikut:

a. Mengurutkan data nilai impak dari yang terkecil sampai terbesar untuk

setiap perlakuan.

b. Menghitung rata-rata (︠) sesuai dengan persamaan 2.12 dan standar

deviasi ( s ) data tersebut sesuai persamaan 2.13.

c. Mentransformasi data tersebut menjadi nilai baku ( z ) sesuai persamaan 2.14.

d. Dari nilai baku ( z ), kemudian menentukan nilai probabilitasnya P( z )

berdasarkan sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan dengan

menggunakan tabel standar luas wilayah di bawah kurva normal, atau

dengan bantuan Ms. Excel dengan function NORMSDIST.

e. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan rumus sesuai

persamaan 2.15.

f. Menentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ) yaitu: maks

| P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung…………………………………....(3.7)

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

| P(xi-1) - P( z ) | …………………………………………………………....(3.8)

h. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah data observasi dalam

beberapa kali replikasi berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan

adalah :

H0 : data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1 : data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi normal

Taraf nyata/signifikasi 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.


commit to user

III-20

2. Uji homogenitas

Pengujian homogenitas dapat dilakukan dengan metode levene test, yaitu

menguji kesamaan ragam data observasi antar level faktornya. Uji levene

dilakukan dengan menggunakan analisis ragam terhadap selisih absolut dari setiap

nilai pengamatan dalam sampel dengan rata-rata sampel yang bersangkutan. Data

dinyatakan homogen apabila nilai Uji levene lebih besar dari 0,05. Langkah-

langkah uji homogenitas dengan Levene Test adalah:

a. Mengelompokkan data berdasarkan faktor yang akan diuji

b. Menghitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya pada tiap

level

c. Menghitung nilai faktor koreksi (FK) sesuai dengan persamaan 2.16.

d. Menghitung Sum of Square (SS) faktor sesuai dengan persamaan 2.17.

e. Menghitung Sum of Square (SS) total sesuai dengan persamaan 2.18.

f. Menghitung Sum of Square (SS) error sesuai dengan persamaan 2.19.

g. Hipotesis yang diajukan sebagai berikut :

H0 : s12 = s2

2

H1 : Ragam seluruh level faktor berbeda

h. Taraf signifikasi yang dipilih adalah a = 0,05

i. Wilayah kritis : F > Fa(v1 ; v2)

3.6.2. Uji ANOVA

Pengujian data pada penelitian ini menggunakan metode Analysis of Variance

dengan tiga faktor.

Tabel 3.4 Skema data pengamatan eksperimen faktorial dengan tiga faktor desain acak sempurna

Core komposit komposisi core (b1) komposisi core (b2)

Variasi ketebalan core

(a)

alkali alkali alkali alkali alkali alkali 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) Y1111 Y1211 Y1311 Y2111 Y2211 Y2331 Y1112 Y1212 Y1312 Y2112 Y2212 Y2312 Y1113 Y1213 Y1313 Y2113 Y2213 Y2313

Jumlah J1110 J1210 J1310 J2110 J2210 J2310 Rata-rata Y 1110 Y 1210 Y 1310 Y 2110 Y 2210 Y 2310 15 mm (a2) Y1121 Y1221 Y1321 Y2121 Y2221 Y 2321


commit to user

III-21

Y1122 Y1222 Y1322 Y2122 Y2222 Y 2322 Y1123 Y1223 Y1323 Y2123 Y2223 Y 2323

Jumlah J 1120 J 1220 J 1320 J 2120 J 2220 J 2320

Rata-rata Y 1120 Y 1220 Y 1320 Y 2120 Y 2220 Y 2320

Jumlah Total J1100 J1200 J1300 J2100 J2200 J2300 Rata-rata Total Y 1100 Y 1200 Y 1300 Y 2100 Y 2200 Y 2300

Uji ANOVA mengklasifikasikan hasil-hasil secara statistik sesuai dengan sumber

variasi yang digunakan. Model ANOVA yang digunakan untuk pengujian data

eksperimen menggunakan tiga faktor:

Yijkl = µ+ Ai + Bj + Ck + ABij + ACik + BCjk + ABCijk + €m(ijk)

Keterangan : Yijkl : variabel respon Ai : faktor ketebalan core Bj : faktor komposisi core Ck : faktor pelakuan alkali ABij : interaksi faktor A dan faktor B ACik : interaksi faktor A dan faktor C BCjk : interaksi faktor B dan faktor C ABCijk : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C €m (ijk) : random error I : jumlah faktor ketebalan core (A), i = 1, 2 J : jumlah faktor komposisi bahan (B), j = 1, 2 K : jumlah faktor pelakuan alkali (C), k = 1, 2,3 L : jumlah observasi l = 1, 2, 3 3.6.3. Uji Pembanding Ganda

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk menjawab manakah dari rata-rata taraf

perlakuan yang berbeda, dalam hal ini adalah faktor ketebalan core, komposisi

campuran dan perlakuan alkali terhadap uji impak dan bending. Metode yang

digunakan pada analisis ini adalah metode tukey. Metode tukey dipilih sebagai uji

pembanding ganda karena jumlah sampelnya sama pada penelitian ini.

3.6.4. Interpretasi Hasil Eksperimen

Pada tahap ini dilakukan pemilihan desain panel komposit sandwich dengan

mempertimbangkan nilai kekuatan bending dan impak. Desain panel komposit

yang terpilih berdasarkan kekuatan impak dan bending tertinggi untuk dilakukan

uji hambat panas.


commit to user

III-22

3.6.5. Uji konduktivitas thermal

Desain panel komposit yang terpilih berdasarkan kekuatan impak dan bending

tertinggi. Hal ini dipilih karena dengan nilai kekuatan impak dan bending tertinggi

mempunyai hambat panas yang buruk, dengan nilai hambat panas tersebut dapat

mewakili hambat panas semua material komposit sandwich. Hambat panas yang

buruk disebabkan oleh tingkat kepadatan material yang tinggi sehingga ruang

hampa didalam material kecil. Ruang hampa sangat berpengaruh terhadap sifat

isolator thermal suatu material. Isolator thermal yang paling baik adalah ruang

hampa, karena panas hanya bisa dipindahkan melalui radiasi (Sudaryanto, 2010).

Langkah-langkah Pengujian konduktifitas thermal adalah sebagai berikut:

1. Menyiapkan spesimen uji dengan ukuran diameter 4 cm dengan ketebalan 1

cm dan 1,5 cm berdasarkan kekuatan bending dan impak yang terbaik.

2. Mengatur kran masukan dan kran kecepatan alir masukan. Membuka kran

sumber air ledeng seperempat putaran untuk menjaga tekanan air yang masuk

,tunggu hingga bak penampungan penuh. Membuka kran kecepatan alir

hingga kecepatan berkisar antara skala 100-150. Volume air dijaga agar tetap

stabil sesuai batas volume standar.

3. Meregangkan 4 mur yang ada di bagian atas tabung uji untuk dapat

memasang spesimen.

4. Meregangkan dua bagian silinder tembaga sesuai tebal spesimen. Tujuan

dilakukan peregangan agar spesimen uji dapat dimasukkan diantara kedua

silinder tersebut.

5. Memasang sampel pada tempatnya (ukuran diameter 40 mm dan tebal 10 mm

dan 15 mm).

6. Mengencangkannya kembali 4 mur bagian atas tabung.

7. Menghubungkan AC cord kabel dengan jala-jala listrik 220V AC.

menyalakan sistem dengan menekan tombol ON pada tombol power.

8. Pengaturan/pengesetan temperatur. Mengakhiri setting temperatur dengan soft

button ENTER.

9. Pembacaan Temperatur.


commit to user

III-23

10. Menunggu hingga tampilan nilai temperatur sama dengan nilai pengesetan

temperatur. Setelah sama, tunggu hingga kestabilan kurang lebih 15 menit.

mencatat masing-masing temperatur pada tiap posisi termokopel dengan

memindahkan (memutar) saklar “Thermo Sell R”. Berikut adalah skema

gambar 3.12 pengujian panas pada silinder tembaga:

Gambar 3.12. Skema perpindahan panas sesuai ASTM E 1225

Penjelasan proses perpindahan panas adalah sebagai berikut:

1. T0 adalah temperatur normal ruang atau suhu awal (27-28°C)

2. T1-T10 adalah posisi termokopel yang fungsinya untuk mengetahui nilai

perubahan temperatur pada tiap posisi termokopel dengan cara memindahkan

(memutar) saklar atau Thermo Sell R.

3. Ketika dilakukan penyetingan temperatur yang diinginkan yaitu 40°C terjadi

proses perpindahan dan pemerataan temperatur hingga temperatur pada posisi

stabil baru dapat dicatat perubahan temperaturnya dari T10 menuju ke T1.

4. Proses perpindahan panas pada T1-T4 terjadi peningkatan temperatur dari

temperatur awal (T0) 27-28°C.

5. Diantara T4 dan T5 terdapat spesimen yang di uji dimana terjadi proses

penyerapan panas pada spesimen, perubahan temperatur itu yang nantinya

untuk input proses perhitungan nlai hambat panasnya. Pada T4-T10 terjadi

penurunan temperatur.


commit to user

III-24

3.7. ANALISIS HASIL PENELITIAN

Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi hasil penelitian untuk

memberikan gambaran secara menyeluruh sebagai bahan pertimbangan dalam

rekomendasi desain komposit sandwich dengan core kertas buram dan sekam padi

berpenguat karung plastik yang bersifat hambatan panas.

3.8. 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.


commit to user

IV-1

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Bab ini membahas proses pengumpulan data eksperimen dan proses

pengolahan data hasil eksperimen. Data yang dikumpulkan meliputi langkah-

langkah serta hasil pengumpulan dan pengolahan data diuraikan pada sub bab di

bawah ini.

4.1 Pengumpulan Data

Data-data yang dikumpulkan dalam penelitian yaitu nilai kuat bending atau

modulus of rupture (MOR) dan nilai kekuatan impak dari benda uji yang

dieksperimenkan dan pengujian data hasil pengukuran.

4.1.1 Penentuan Teknik Eksperimen

Teknik eksperimen yang dipilih yaitu Factorial Experiment Completely

Randomized Design. Teknik ini digunakan karena eksperimen ini terdiri dari tiga

faktor yaitu ketebalan core, komposisi core, dan perlakuan alkali. Urutan

eksperimen ditentukan secara random (complete randomization) seperti yang

ditunjukkan pada tabel 3.2. Eksperimen dilakukan untuk pengujian terhadap

kekuatan bending dan impak spesimen.

4.1.2 Identifikasi Karakteristik Kualitas

Papan serat dengan kualitas baik adalah papan serat yang mempunyai nilai

MOR tinggi (satuan kgf/cm2). Menurut SNI 01-4449-2006 tentang papan serat

standar nilai modulus of rupture (MOR) sebesar ≥ 1,0 kgf/cm2 untuk kerapatan <

0,27 g/cm3, ≥ 3,0 untuk kerapatan > 0,4 g/cm3, ≥ 5 kgf/cm2 untuk kerapatan 0,40–

0,84 g/cm3, dan ≥ 20,0 untuk kerapatan >0,84 g/cm3. Melalui perancangan

penentuan level pada core komposit diharapkan dapat ditentukan alternatif bahan

core yang baik terhadap kekuatan bending dan impak. Pada penelitian ini adalah

komposit sandwich.

4.1.3 Pra Eksperimen

Pra eksperimen dilakukan untuk menentukan level-level pada faktor

komposisi kertas buram dan sekam dan menentukan cara pembuatan spesimen

sebelum eksperimen. Pra eksperimen yang dilakukan adalah sebagai berikut :


commit to user

IV-2

1. Menentukan perbandingan kertas: air

Pada pra eksperimen, dilakukan pencampuran kertas dengan air dengan

perbandingan 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, dan 1:5. Perbandingan kertas: air yang dipilih

yaitu sebesar 1:2 karena cukup membasahi kertas sehingga mudah dilakukan

penghalusan dengan blender. Untuk melarutkan lem berdasarkan

perbandingan kertas: air sebesar 2:1 karena cukup untuk mencampur kertas

dengan larutan lem.

(a) (b) (c)

(d) (e)

Gambar 4.1 Perbandingan kertas : air a. 1:1 ; b. 1:2 ; c. 1:3 ; d. 1:4 ; e. 1:5

2. Menentukan alat untuk menghaluskan kertas antara mixer dan blender

Pada pra eksperimen, kertas menjadi halus setelah diblender selama minimal 5

menit dan sebelumnya dipotong kecil-kecil terlebih dahulu.


commit to user

IV-3

(a) (b)

Gambar 4.2 a. Kertas dimixer selama 5 menit; b. Kertas diblender selama 5 menit

3. Pembuatan spesimen dengan komposisi volume sekam 30%

Pada komposisi volume sekam 30%, spesimen mengalami pengembangan

tebal setelah dilakukan pengepresan dan didiamkan satu hari. Selain itu

spesimen dengan bahan campuran sekam 30% rapuh ketika dilepas dari

cetakan.

Gambar 4.3 Spesimen dengan komposisi sekam 30%

4.1.4 Hasil Eksperimen

a. Uji bending

Spesimen untuk uji bending berdasarkan SNI Papan Serat memiliki panjang

200 mm dan lebar 50 mm. Spesimen sebelum dilakukan pengujian dan sesudah

dilakukan pengujian bending ditunjukkan pada gambar 4.4 .


commit to user

IV-4

(a) (b)

Spesimen yang telah dicetak dan diberi perlakuan post cure (pemanasan).

Spesimen diuji dengan mesin uji bending di Laboratorium Material Teknik Mesin

UNS. Spesimen diletakkan diatas mesin bending dengan tiga titik tumpu. Jarak

antara dua penumpu dihitung berdasarkan ketentuan SNI papan serat, yaitu 15 cm.

Gambar 4.5 berikut adalah posisi spesimen sebelum dan sesudah dilakukannya uji

bending.

(a) (b)

Gambar 4.5 a. Penempatan spesimen uji bending

b. Pengujian spesimen bending

Eksperimen dilakukan sesuai dengan kombinasi level faktor yang telah

ditentukan pada desain eksperimen. Data hasil eksperimen diolah untuk

mendapatkan kombinasi level faktor optimal yang diharapkan dapat menghasilkan

kualitas komposit dengan nilai kuat bending atau modulus of rupture (MOR) yang

optimum. Perhitungan dengan rumus nilai kuat bending atau modulus of rupture

(MOR) dari data hasil pengujian sebagai berikut:

Besar nilai MOR dari benda uji dapat dihitung dengan rumus :

MOR = 22

3LTBS

..........................................................................................(4.1)

Gambar 4.4 a. Spesimen bending b. Spesimen setelah pengujian bending


commit to user

IV-5

Keterangan :

MOR : modulus of rupture (kgf/cm2) B : besarnya beban maksimum (kgf) S : jarak sangga (cm) L : lebar papan serat (cm) T : tebal papan serat (cm)

Satuan P adalah kgf (kilogram force), sedangkan pada saat pengujian, satuan

yang digunakan dalam pembebanan adalah kilo Newton (kN). Oleh karena itu

satuan kilo Newton (kN) perlu dikonversi ke dalam satuan kgf dengan cara

mengalikan hasil yang diperoleh dengan 1000 dan mengalikannya lagi dengan

0,1019 (1N = 0,1019 kgf). Data untuk panjang span (jarak tumpu) sebesar 15 cm

sama untuk setiap pengujian. Lebar untuk setiap spesimen sama yaitu 4,8 cm.

Contoh perhitungan Pmaks dan nilai MOR data ke-1 sebagai berikut :

Pmaks = 0,2984 kN

Pmaks = 0,2984 x 1000 x 0,1019 = 30,4070 kgf

22

kgf/cm6515,8529,18,42

154070,303==

xxxx

MOR

Untuk selanjutnya dilakukan perhitungan dengan cara yang sama sehingga

diperoleh data nilai kuat bending/ MOR selengkapnya yang ditunjukkan oleh tabel

4.1 berikut :

Tabel 4.1 Data nilai Berat beban maksimun spesimen bending (kgf) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

ketebalan core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 30.4070 51.5105 31.8438 33.1583 27.3194 47.2001

35.6242 48.4127 47.2612 39.0481 46.9963 34.8600

33.8410 50.4609 36.2356 34.1059 35.9096 43.4196

15 mm (a2)

54.9852 57.7365 56.3813 56.38127 39.04808 61.5476

45.6206 67.1012 60.1516 41.46311 51.16399 47.6892

53.9866 64.3091 59.8663 57.45122 52.87591 54.4452


commit to user

IV-6

Tabel 4.2 Data nilai ketebalan spesimen bending (cm) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c ) ketebalan core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 1.29 1.41 1.25 1.24 1.23 1.25 1.31 1.31 1.28 1.28 1.26 1.24 1.33 1.40 1.24 1.26 1.24 1.31

15 mm (a2) 1.65 1.71 1.71 1.72 1.65 1.75 1.65 1.75 1.71 1.70 1.65 1.71 1.67 1.73 1.72 1.72 1.66 1.72

Tabel 4.3 Data nilai MOR (kgf/cm2) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c ) ketebalan core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 85.6515 121.4502 95.5313 101.0857 84.6451 141.6002

97.3070 132.2385 135.2154 111.7175 138.7598 106.2735 89.6770 120.6813 110.4673 100.7001 109.4732 118.5999

15 mm (a2) 94.6716 92.5550 90.3824 89.33451 67.23154 94.2055

78.5479 102.7058 96.4264 67.25202 88.09227 76.4485 90.7391 100.7213 94.8564 91.02981 89.94623 86.2668

Berdasar tabel 4.3 diperoleh bahwa nilai rata-rata kuat bending/ MOR

tertinggi dengan faktor fraksi volume komposisi b1 yaitu kertas 50%, sekam 20%,

lem PVAc 30 % dan perlakuan alkali 2 jam dengan ketebalan 1 cm. Nilai kuat

bending/ MOR terendah dengan faktor fraksi volume komposisi b2 yaitu kertas

60%, sekam 10%, lem PVAc 30 % dan perlakuan alkali 2 jam dengan ketebalan

1,5 cm.

b. Uji Impak

Spesimen yang digunakan dalam uji impak dibuat berdasarkan

standar pada ASTM D 5942 – 96. Ketentuan dimensi spesimen adalah panjang

(l) 80 mm, lebar (w) 10 mm, dan tebal (t) 10 mm. Spesimen sebelum dilakukan

pengujian dan sesudah dilakukan pengujian impak ditunjukkan pada gambar 4.6.


commit to user

IV-7

(a) (b) Gambar 4.6 a. Spesimen impak b. Spesimen setelah dilakukan

pengujian impak

Mesin uji impak di Laboratorium Material Teknik Mesin UNS mempunyai

berat pembentur 9,5 kg, dengan jari-jari pusat putar ke titik berat pembentur

83 cm dan sudut ayunan tanpa spesimen sebesar 900.

Gambar 4.7 berikut adalah gambar penempatan spesimen dan posisi sudut

pembebanan.

(a) (b)

Gambar 4.7 a. Penempatan spesimen pada alat uji impak

b. Posisi sudut pembebanan 900

Berdasarkan data yang telah diperoleh dari uji impak maka dapat

dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai kekuatan impak dari masing-

masing spesimen. Nilai kekuatan impak dihitung dengan rumus

Eserap = W x R (cos β – cos β’ )………………. …………… …....……(4.2)

keterangan:

W : Berat beban/pembentur (N) R : Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (m) E : Energi yang terserap (Joule) α : Sudut pendulum sebelum diayunkan

β : Sudut ayunan pendulum setelah mematahkan spesimen β’ : Sudut ayunan pendulum tanpa spesimen


commit to user

IV-8

Harga impak (HI) suatu bahan yang diuji dengan metode charpy adalah

sebagai berikut:

HI= …………………………..………..................................................(4.3)

Keterangan:

E = energi yang diserap (Joule) A = luas penampang di bawah takik (mm2) Spesifikasi alat uji impak yang digunakan adalah Berat beban/pembentur

(W) 93,10 N, Jarak antara pusat gravitasi dan sumbu pendulum (R) 0,83 m. Sudut

ayunan pendulum tanpa spesimen (β’) 880. Contoh perhitungan E serap dan nilai

HI (Harga Impak) data ke-1 sebagai berikut :

Eserap = W x R (cos β – cos β’ )

= 93.10 N x 0.83m x (cos 850 – cos 880 )

= 4,0414 J

AEserap

HI =

= 18,9265 J/mm2

Selanjutnya dilakukan perhitungan dengan cara yang sama sehingga diperoleh

data impak selengkapnya yang ditunjukkan oleh tabel 4.8. Berikut ini merupakan

data yang diperoleh sebelum dan sesudah pengujian impak.

Tabel 4.4 Data nilai cos β uji impak pada eksperimen Komposisi core (b1) Komposisi core (b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c ) ketebalan core

(a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 0.0698 0.0872 0.0698 0.0872 0.0698 0.0872

0.0872 0.0698 0.0872 0.0698 0.0872 0.0698

0.0698 0.0698 0.0698 0.0698 0.0698 0.0698

15 mm (a2) 0.1045 0.0872 0.1218 0.0872 0.1045 0.0872

0.1045 0.1045 0.1218 0.0872 0.1045 0.0872

0.0872 0.1045 0.1045 0.1045 0.0872 0.1045


commit to user

IV-9

Tabel 4.5 Data nilai Energi serap uji impak pada eksperimen (Joule) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)



c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 2.6968 4.0414 2.6968 4.0414 2.6968 4.0414

4.0414 2.6968 4.0414 2.6968 4.0414 2.6968 2.6968 2.6968 2.6968 2.6968 2.6968 2.6968

15 mm (a2) 5.3782 4.0414 6.7150 4.04138 5.37820 4.0414

5.3782 5.3782 6.7150 4.04138 5.37820 4.0414

4.0414 5.3782 5.3782 5.37820 4.04138 5.3782

Tabel 4.6 Data ukuran lebar spesimen impak pada eksperimen (mm) Komposisi core (b1) Komposisi core ( b2)



c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 12.7 13.9 12.2 13.1 12.7 13.2

13.2 13.1 12.4 12.1 13.8 13.9

12.1 13.1 12.3 12.4 12.5 13.4

15 mm (a2) 17.1 16.5 16.4 16.1 16.5 16.5

16.1 16.3 16.8 16.5 16.2 16.9

15.5 16.4 16.4 16.4 16.3 16.7

Tabel 4.7 Data ukuran tebal spesimen impak pada eksperimen (mm) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( j ) ketebalan core


c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 13.1 13.9 13.6 13.2 13.2 13.2

13.2 13.3 13.6 13.1 13.6 13.4

13.2 13.1 13.5 13.2 13.3 13.2

15 mm (a2) 13.1 13.2 13.1 13.2 13.1 13.1

13.1 13.6 13.6 13.5 13.1 13.2 13.2 13.1 13.4 13.1 13.1 13.4


commit to user

IV-10

Tabel 4.8 Data nilai impak pada eksperimen (J/mm2) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)



c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 16.2098 20.9170 16.2538 23.3714 16.0870 23.1943

23.1943 15.4785 23.9645 17.0136 21.5333 14.4788 16.8847 15.7149 16.2411 16.4762 16.2215 15.2467

15 mm (a2) 24.0088 18.5555 31.2559 19.0165 24.8818 18.6971

25.5000 24.2611 29.3900 18.1431 25.3426 18.1163 19.7526 25.0335 24.4731 25.0335 18.9265 24.0334

Berdasar tabel 4.8 diperoleh bahwa nilai rata-rata impak tertinggi (terbaik)

dengan faktor fraksi volume komposisi b1 yaitu kertas 50%, sekam 20%, lem

PVAc 30 % dan perlakuan alkali 3 jam dengan ketebalan 1.5 cm. Nilai impak

terendah dengan faktor fraksi volume komposisi b2 yaitu kertas 60%, sekam 10%,

lem PVAc 30 % dan perlakuan alkali 1 jam dengan ketebalan 1 cm.

4.2 Pengolahan Data

Pada tahap pengolahan data dilakukan uji asumsi dasar, uji ANOVA, dan uji

pembanding ganda untuk mengetahui tingkat signifikan variabel respon. Setelah

itu dilakukan pemilihan spesimen berdasarkan nilai kuat bending dan impak

spesimen untuk pengujian hambat panas.

4.2.1 Uji Asumsi Dasar

Uji asumsi dasar merupakan langkah awal dalam pengolahan data, yang

meliputi uji normalitas dan uji homogenitas. Proses pengujian asumsi dasar

dilakukan terhadap data hasil pengukuran nilai kuat bending dan impak pada

masing-masing perlakuan.

1. Uji Normalitas

Uji normalitas dilakukan terhadap data observasi di tiap perlakuan dengan

tujuan untuk mengetahui apakah data observasi berdistribusi normal. Jumlah

perlakuan yang terdapat pada eksperimen adalah 36 perlakuan. Cara perhitungan

uji normalitas sampel data observasi dilakukan dengan metode lilliefors. Data

nilai kuat bending dan impak yang telah didapat melalui pengukuran, selanjutnya


commit to user

IV-11

dibuat dalam suatu tabel interaksi. Adapun bentuk tabulasi seperti dijelaskan pada

tabel 4.9 dan 4.10 di bawah ini.

Tabel 4.9 Hasil pengukuran Nilai MOR (kgf/cm2) Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c ) ketebalan

core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1)

85.6515 121.4502 95.5313 101.0857 84.6451 141.6002

97.3070 132.2385 135.2154 111.7175 138.7598 106.2735

89.6770 120.6813 110.4673 100.7001 109.4732 118.5999

15 mm (a2)

94.6716 92.5550 90.3824 89.33451 67.23154 94.2055

78.5479 102.7058 96.4264 67.25202 88.09227 76.4485 90.7391 100.7213 94.8564 91.02981 89.94623 86.2668

Tabel 4.10 Hasil pengukuran Nilai Impak (J/mm2)

Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)

Variasi Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali (c ) ketebalan

core (a) 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 16.2098 20.9170 16.2538 23.3714 16.0870 23.1943

23.1943 15.4785 23.9645 17.0136 21.5333 14.4788

16.8847 15.7149 16.2411 16.4762 16.2215 15.2467

15 mm (a2) 24.0088 18.5555 31.2559 19.0165 24.8818 18.6971 25.5000 24.2611 29.3900 18.1431 25.3426 18.1163 19.7526 25.0335 24.4731 25.0335 18.9265 24.0334

Langkah-langkah perhitungan uji lilliefors, sebagai berikut :

a. Urutkan data observasi dari yang terkecil sampai terbesar,

67,2315; 67,2520 ; 76,4485; ……;141,6002 sebagaimana ditunjukan pada

tabel 4.3

b. Menghitung rata-rata ( x ) dan standar deviasi ( s ) data tersebut,

99.791336

6002,141...4485,762520,672315,67

1

=++++

=

÷ø

öçè

æ

=å=

x

n

x

x

n

ii


commit to user

IV-12

( )

1

2

2

-

-=

åån

n

XX

s

( )

13636

6002,141...2520,672315,67)6002,141...2520,672315,67(

2222

-

+++-+++

=s

18.3825=s

c. Mentransformasi data (x) tersebut menjadi nilai baku ( z ),

( ) sxxz ii /-=

dengan; xi : nilai pengamatan ke-i

x : rata-rata

s : standar deviasi

( ) -1.771218.3825/99.791367.23151 =-=z

Dengan cara yang sama diperoleh seluruh nilai baku, sebagaimana

ditunjukan pada kolom z tabel 4.11 untuk uji bending dan 4.12 uji impak.

d. Berdasarkan nilai baku ( z ), tentukan nilai probabilitasnya P( z ) berdasarkan

sebaran normal baku, sebagai probabilitas pengamatan. Gunakan tabel

standar luas wilayah di bawah kurva normal atau dengan bantuan Ms.Excel

dengan function NORMSDIST, sebagaimana dapat dilihat pada kolom P( z )

tabel 4.3.

e. Menentukan nilai probabilitas harapan kumulatif P(x) dengan cara, sebagai

berikut: nixP i /)( =

0.027836/1)( 1 ==xP

Dengan cara yang sama akan diperoleh seluruh nilai P(x) sebagaimana pada

kolom P( x ) tabel 4.11 uji bending dan 4.12 uji impak.

f. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P( z ) dan P( x ), yaitu :

maks | P( z ) - P( x )| , sebagai nilai L hitung 1.

maks | P( z ) - P( x )| = 0,0105

g. Tentukan nilai maksimum dari selisih absolut P(xi-1) dan P( z ), yaitu:

maks | P(xi-1) - P( z ) |, sebagai nilai L hitung.

maks | P(xi-1) - P( z ) | = 0.0383


commit to user

IV-13

h. Tentukan nilai maksimum antara maks| P( z ) - P( x )| dan maks | P(xi-1) -

P( z )|. Nilai maks tersebut merupakan nilai L hitung uji liliefors.

Maks [| P( z ) - P( x )| dan | P(xi-1) - P( z )|] = 0,1386

i. Tahap berikutnya adalah menganalisis apakah semua sampel data observasi

berdistribusi normal. Hipotesis yang diajukan adalah :

H0: Sampel data observasi berasal dari populasi yang berdistribusi normal

H1: Sampel data observasi berasal dari populasi yang tidak berdistribusi

normal.

Hasil perhitungan uji lilliefors untuk eksperimen uji bending spesimen

komposit secara lengkap dapat dilihat pada tabel 4.11 dan impak pada tabel 4.12.

Tabel 4.11 Perhitungan uji lilliefors uji bending

i x x2 z P(z) P(x) |P(z)-P(x)|

|P(x-1)-P(z)|

1 67.2315 4520.0803 -1.7712 0.0383 0.0278 0.0105 0.0383 2 67.2520 4522.8337 -1.7701 0.0384 0.0556 0.0172 0.0106 3 76.4485 5844.3766 -1.2698 0.1021 0.0833 0.0187 0.0465 4 78.5479 6169.7752 -1.1556 0.1239 0.1111 0.0128 0.0406 5 84.6451 7164.8007 -0.8239 0.2050 0.1389 0.0661 0.0939 6 85.6515 7336.1757 -0.7692 0.2209 0.1667 0.0542 0.0820 7 86.2668 7441.9627 -0.7357 0.2309 0.1944 0.0365 0.0643 9 88.0923 7760.2479 -0.6364 0.2623 0.2500 0.0123 0.0678 9 89.3345 7980.6540 -0.5688 0.2847 0.2500 0.0347 0.0347

10 89.6770 8041.9639 -0.5502 0.2911 0.2778 0.0133 0.0411 11 89.9462 8090.3241 -0.5356 0.2961 0.3056 0.0094 0.0184 12 90.3824 8168.9799 -0.5118 0.3044 0.3333 0.0290 0.0012 13 90.7391 8233.5846 -0.4924 0.3112 0.3611 0.0499 0.0221 14 91.0298 8286.4265 -0.4766 0.3168 0.3889 0.0721 0.0443 15 92.5550 8566.4252 -0.3937 0.3469 0.4167 0.0697 0.0420


commit to user

IV-14

Tabel 4.11 Perhitungan uji lilliefors uji bending (lanjutan) 16 94.2055 8874.6782 -0.3039 0.3806 0.4444 0.0638 0.0361 17 94.6716 8962.7036 -0.2785 0.3903 0.4722 0.0819 0.0541 18 94.8564 8997.7285 -0.2685 0.3942 0.5000 0.1058 0.0780 19 95.5313 9126.2197 -0.2317 0.4084 0.5278 0.1194 0.0916 20 96.4264 9298.0538 -0.1830 0.4274 0.5556 0.1282 0.1004 21 97.3070 9468.6616 -0.1351 0.4462 0.5833 0.1371 0.1093 22 100.7001 10140.5188 0.0494 0.5197 0.6111 0.0914 0.0636 23 100.7213 10144.7857 0.0506 0.5202 0.6389 0.1187 0.0909 24 101.0857 10218.3150 0.0704 0.5281 0.6667 0.1386 0.1108 25 102.7058 10548.4899 0.1585 0.5630 0.6944 0.1315 0.1037 26 106.2735 11294.0664 0.3526 0.6378 0.7222 0.0844 0.0566 27 109.4732 11984.3915 0.5267 0.7008 0.7500 0.0492 0.0214 28 110.4673 12203.0304 0.5808 0.7193 0.7778 0.0585 0.0307 29 111.7175 12480.7893 0.6488 0.7418 0.8056 0.0638 0.0360 30 118.5999 14065.9418 1.0232 0.8469 0.8333 0.0136 0.0413 31 120.6813 14563.9795 1.1364 0.8721 0.8611 0.0110 0.0388 32 121.4502 14750.1623 1.1782 0.8806 0.8889 0.0082 0.0195 33 132.2385 17487.0200 1.7651 0.9612 0.9167 0.0446 0.0723 34 135.2154 18283.2139 1.9271 0.9730 0.9444 0.0286 0.0563 35 138.7598 19254.2828 2.1199 0.9830 0.9722 0.0108 0.0385 36 141.6002 20050.6280 2.2744 0.9885 1.0000 0.0115 0.0163

Rata2 99.7913 max 0.1386 0.1108

Stdv 18.3825 L hitung 0.1386 L tabel 0.1477

Tabel 4.12 Perhitungan uji lilliefors uji impak

i x x2 z P(z) P(x) |P(z)-P(x)|

|P(x-1)-P(z)|

1 14.4788 209.6366 -1.4150 0.0785 0.0278 0.0508 0.0785 2 15.2467 232.4604 -1.2385 0.1078 0.0556 0.0522 0.0800 3 15.4785 239.5855 -1.1852 0.1180 0.0833 0.0346 0.0624 4 15.7149 246.9569 -1.1309 0.1290 0.1111 0.0179 0.0457 5 16.0870 258.7921 -1.0454 0.1479 0.1389 0.0090 0.0368 6 16.2098 262.7583 -1.0172 0.1545 0.1667 0.0121 0.0156 7 16.2215 263.1377 -1.0145 0.1552 0.1944 0.0393 0.0115 8 16.2411 263.7720 -1.0100 0.1562 0.2222 0.0660 0.0382 9 16.2538 264.1855 -1.0071 0.1570 0.2500 0.0930 0.0653

10 16.4762 271.4658 -0.9560 0.1695 0.2778 0.1082 0.0805


commit to user

IV-15

Tabel 4.12 Perhitungan uji lilliefors uji impak (lanjutan) 11 16.8847 285.0938 -0.8621 0.1943 0.3056 0.1112 0.0835 12 17.0136 289.4630 -0.8325 0.2026 0.3333 0.1308 0.1030 13 18.1163 328.1993 -0.5791 0.2813 0.3611 0.0798 0.0521 14 18.1431 329.1725 -0.5729 0.2834 0.3889 0.1055 0.0778 15 18.5555 344.3049 -0.4781 0.3163 0.4167 0.1004 0.0726 16 18.6971 349.5815 -0.4456 0.3279 0.4444 0.1165 0.0887 16 18.9265 358.2128 -0.3929 0.3472 0.4444 0.0972 0.0972 18 19.0165 361.6257 -0.3722 0.3549 0.5000 0.1451 0.0896 18 19.7526 390.1644 -0.2031 0.4195 0.5000 0.0805 0.0805 20 20.9170 437.5218 0.0645 0.5257 0.5556 0.0298 0.0257 21 21.5333 463.6849 0.2062 0.5817 0.5833 0.0017 0.0261 22 23.1943 537.9764 0.5879 0.7217 0.6111 0.1106 0.1384 23 23.1943 537.9764 0.5879 0.7217 0.6389 0.0828 0.1106 24 23.3714 546.2211 0.6285 0.7352 0.6667 0.0685 0.0963 25 23.9645 574.2986 0.7648 0.7778 0.6944 0.0834 0.1112 26 24.0088 576.4202 0.7750 0.7808 0.7222 0.0586 0.0864 27 24.0334 577.6057 0.7807 0.7825 0.7500 0.0325 0.0603 28 24.2611 588.6010 0.8330 0.7976 0.7778 0.0198 0.0476 29 24.4731 598.9309 0.8817 0.8110 0.8056 0.0055 0.0333 30 24.8818 619.1039 0.9756 0.8354 0.8333 0.0020 0.0298 31 25.0335 626.6770 1.0105 0.8439 0.8611 0.0172 0.0105 32 25.0335 626.6770 1.0105 0.8439 0.8889 0.0450 0.0172 33 25.3426 642.2460 1.0815 0.8603 0.9167 0.0564 0.0286 34 25.5000 650.2490 1.1177 0.8682 0.9444 0.0763 0.0485 35 29.3900 863.7712 2.0116 0.9779 0.9722 0.0056 0.0334 36 31.2559 976.9331 2.4404 0.9927 1.0000 0.0073 0.0204

Rata2 20.6362 max 0.1451 0.1384

Stdv 4.3516 L hitung 0.1451 L tabel 0.1477

Hasil perhitungan uji lilliefors bending dengan menggunakan software

SPSS dapat dilihat pada lampiran Tabel L3.1. Sedangkan uji lilliefors impak

dengan menggunakan software SPSS dapat dilihat pada lampiran Tabel L3.2

Berdasarkan tabel L3.1 dan L3.2 kolom kolmogorov-smirnov bagian sig, terlihat

bahwa nilai signifikan bending 0,078 dan impak 0,053 lebih besar dari 0,05.

Selain itu berdasarkan tabel 4.3 untuk bending dan 4.4 untuk impak dimana taraf

nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan terhadap Lhitung >

L(a,n). Nilai Ltabel untuk uji bending dari distribusi L yaitu L (a,n)= L(0.05, 36) = 0,1477


commit to user

IV-16

sedangkan untuk uji impak dari distribusi L yaitu L (a,n) = L(0.05, 36)= 0,1477

diperoleh hasil perhitungan uji normalitas semua perlakuan Lhitung < Ltabel (0,1386)

untuk bending dan Lhitung < Ltabel (0,1451) untuk impak , maka terima H0, dari

hasil tersebut menyatakan bahwa seluruh data observasi berasal dari populasi

yang berdistribusi normal. Kedua kriteria yakni signifikan dan nilai statistik

hitung menunjukkan penerimaan terhadap H0 dan dapat disimpulkan bahwa 36

data observasi berasal dari populasi berdistribusi normal.

Bentuk sebaran normal pada perlakuan diperkuat oleh normal probability

plot (P-P) bending dan impak yang ditunjukkan dalam gambar 4.8.

(a) (b)

Gambar 4.8 (a) Normal probability plot uji bending (b) Normal probability plot uji impak

2. 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 ketebalan core, faktor

komposisi core, dan faktor perlakuan alkali sekam padi.

a. Uji homogenitas antar level faktor ketebalan core

Hipotesis yang diajukan, adalah:

H0 : s12 = s2

2 (Data antar level faktor ketebalan core memiliki ragam yang

sama atau bersifat homogen)

H1 : Data antar level faktor ketebalan core memiliki ragam yang tidak sama

atau bersifat tidak homogen


commit to user

IV-17

Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (1 ; 34)

Prosedur pengujian adalah dengan mengelompokkan data berdasarkan

ketebalan core, kemudian dicari rata-rata tiap level ketebalan core dan

dihitung selisih absolut nilai pengamatan terhadap rata-ratanya. Nilai residual

faktor ketebalan core uji bending dapat dilihat pada tabel 4.13 dan uji impak

pada tabel 4.14.

Tabel 4.13 Residual data antar level faktor ketebalan uji bending

N0 Faktor ketebalan core Residual

10mm 15mm 10mm 15mm 1 85.6515 94.6716 25.5193 6.2597 2 97.3070 78.5479 13.8638 9.8639 3 89.6770 90.7391 21.4938 2.3273

4 121.4502 92.55498 10.2794 4.1431 5 132.2385 102.70584 21.0677 14.2940 6 120.6813 100.7213 9.5105 12.3095

7 95.5313 90.3824 15.6396 1.9706

8 135.2154 96.4264 24.0446 8.0146 9 110.4673 94.8564 0.7035 6.4445

10 101.0857 89.33451 10.0851 0.9227 11 111.7175 67.25202 0.5466 21.1598 12 100.7001 91.0298 10.4707 2.6180 13 84.6451 67.2315 26.5257 21.1803 14 138.7598 88.0923 27.5890 0.3196 15 109.4732 89.9462 1.6976 1.5344 16 141.6002 94.20551 30.4294 5.7937 17 106.2735 76.44852 4.8973 11.9633 18 118.5999 86.2668 7.4291 2.1450

Rata-rata 111.1708 88.4118

Jumlah 261.7927 133.2639

Jumlah^2 68535.4126 17759.2747

Tabel 4.14 Residual data antar level faktor ketebalan uji impak

N0 Faktor ketebalan core Residual

10mm 15mm 10mm 15mm 1 16.2098 24.0088 2.0392 0.9854 2 23.1943 25.5000 4.9453 2.4766

3 16.8847 19.7526 1.3643 3.2708

4 20.9170 18.55545 2.6680 4.4679 5 15.4785 24.26110 2.7704 1.2377


commit to user

IV-18

Tabel 4.14 Residual data antar level faktor ketebalan uji impak (lanjutan)

6 15.7149 25.0335 2.5341 2.0101

7 16.2538 31.2559 1.9952 8.2325

8 23.9645 29.3900 5.7156 6.3666 9 16.2411 24.4731 2.0079 1.4497

10 23.3714 19.01646 5.1224 4.0069 11 17.0136 18.14311 1.2354 4.8803 12 16.4762 25.0335 1.7728 2.0101 13 16.0870 24.8818 2.1620 1.8584 14 21.5333 25.3426 3.2844 2.3192 15 16.2215 18.9265 2.0275 4.0969 16 23.1943 18.69710 4.9453 4.3263 17 14.4788 18.11627 3.7701 4.9071 18 15.2467 24.0334 3.0023 1.0100

Rata-rata 18.2490 23.0234

Jumlah 53.3621 59.9126 Jumlah^2 2847.5139 3589.5168

Selanjutnya dihitung nilai-nilai berikut :

1. Menghitung faktor koreksi (FK),

(FK) = ( )

n

x2å

= (261,7927+133,2639)2/36

= 4335,27

2. Menghitung sum of square (SS) faktor, total, dan error

a. SSketebalan core = ( )

úúû

ù

êêë

é-å FK

k

xi2

= (261,79672+133,26392) /18 – 4335,27

= 4794,15- 4335,27

= 458,88

b. SStotal = ( ) FKxi -å 2

= (25.51932 +13.86382

+… + 2.14502) – FK

= 7165,3831 – 4335,27

= 2830,11


commit to user

IV-19

c. SSError = SStotal – SSketebalan core

= 2830,11 – 458,88

= 2371,23

3. Menghitung mean square (MS) faktor dan error

a. MSketebalan core = oreKetebalanct

oreKetebalanc

df

SS

= 458,88/ 1

= 458,88

b. MSError = error

error

df

SS

= 2371,23/34

= 69,74

4. Menghitung nilai F (F hitung)

F hitung =error

Ketebalan

MS

MS

= 458,88/69,74

= 6,58

Hasil perhitungan uji homogenitas terhadap faktor ketebalan core dapat

dilihat pada tabel 4.15 dan 4.16 di bawah ini.

Tabel 4.15 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan faktor ketebalan core uji bending

Sumber Keragaman df SS MS Fhitung Ftabel

Ketebalan Core 1 458.88 458.88 Error 34 2371.23 69.74 6.58 4.13

Total 35 2830.11

Tabel 4.16 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan faktor ketebalan core uji impak


Ketebalan Core 1 1.19 1.19 Error 34 100.02 2.94 0.405 4.13

Total 35 101.21


commit to user

IV-20

Taraf nyata yang dipilih a= 0,05, dengan wilayah kritik penolakan

terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.15 untuk uji bending, nilai Fhitung

sebesar 6,58 > Ftabel (4,13), sehingga H0 ditolak dan disimpulkan bahwa data

antar level faktor ketebalan memiliki ragam yang berbeda (tidak homogen).

Sedangkan untuk uji impak berdsarkan tabel 4.16 nilai Fhitung sebesar 0,405 <

Ftabel (4,13), sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level

faktor ketebalan memiliki ragam yang sama (homogen). Grafik uji

homogenitas ketebalan kekuatan bending ditunjukkan dalam gambar 4.9 dan

uji impak gambar 4.10.

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Resi

dual

Perlakuan ke-

Grafik uji homogenis ketebalan

10 mm

15 mm

Gambar 4.9 Grafik uji homogenitas ketebalan kekuatan bending

0.0000

1.0000

2.0000

3.0000

4.0000

5.0000

6.0000

7.0000

8.0000

9.0000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Re

sid

ua

l

Perlakuan ke-

Grafik uji homogenis ketebalan

10 mm

15 mm

Gambar 4.10 Grafik uji homogenitas ketebalan kekuatan impak

Berdasarkan gambar 4.9 dapat dilihat bahwa data residual antara satu

dengan yang lain dalam faktor ketebalan tiap levelnya memiliki jarak yang

berbeda karena ketebalan berpengaruh pada kekuatan material sehingga data

dinyatakan tidak homogen. Berdasarkan gambar 4.10 untuk uji impak dapat


commit to user

IV-21

dilihat bahwa data residual antara satu dengan yang lain dalam faktor

ketebalan tiap levelnya memiliki jarak yang tidak jauh berbeda sehingga data

dinyatakan homogen.

Pengolahan homogenitas data ketebalan menggunakan SPSS dapat dilihat

pada lampiran tabel L3.3 untuk uji bending dan L3.4 uji impak. Berdasarkan

perhitungan SPSS pada tabel L3.3, menunjukkan nilai F hitung yang sama

dengan perhitungan uji levene yaitu 6,58 dan nilai signifikan sebesar 0,015

lebih kecil dari 0,05 sehingga H0 ditolak dan disimpulkan bahwa data antar

level faktor ketebalan memiliki ragam yang sama (tidak homogen). Sedangkan

pada perhitungan SPSS impak nilai F hitung yang sama dengan perhitungan

uji levene, yaitu 0,405 dan nilai signifikan sebesar 0,529 lebih besar dari 0,05

sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor ketebalan

memiliki ragam yang sama (homogen).

b. Uji homogenitas antar level faktor komposisi core


H0 : s12 = s2

2 (Data antar level faktor komposisi core memiliki ragam yang


H1 : Data antar level faktor komposisi core memiliki ragam yang tidak sama


Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05(1 ; 34)

Prosedur perhitungan uji homogenitas antar level komposisi core, sama

dengan pembahasan sebelumnya. Tabel 4.6 merupakan hasil perhitungan uji

homogenitas antar level komposisi core uji bending. Tabel 4.7 merupakan

hasil perhitungan uji homogenitas antar level komposisi core uji impak.

Tabel 4.17 Uji lavene berdasarkan faktor komposisi core hasil uji bending


Komposisi Core 1 113.69 113.69 0.92 4.13

Error 34 4213.82 123.94

Total 35 4327.51


commit to user

IV-22

Tabel 4.18 Uji lavene berdasarkan faktor komposisi core hasil uji impak


Komposisi Core 1 8.06 8.06 2.02 4.13

Error 34 135.38 3.98

Total 35 143.44


terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.17, nilai Fhitung sebesar 0,92 > Ftabel

(4,13), sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor

komposisi core memiliki ragam yang sama (homogen).

Berdasarkan tabel 4.18, nilai Fhitung sebesar 2,02 > Ftabel (4,13), sehingga

H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor komposisi core

memiliki ragam yang sama (homogen). Grafik uji homogenitas komposisi

core pengujian bending ditunjukkan dalam gambar 4.11 dan pengujian impak

ditunjukkan dalam gambar 4.12.

Gambar 4.11 Grafik uji homogenitas komposisi core pengujian bending

Gambar 4.12 Grafik uji homogenitas komposisi core pengujian impak


commit to user

IV-23

Berdasarkan gambar 4.10 dan 4.11 dapat dilihat bahwa data residual antara

satu dengan yang lain dalam faktor komposisi core tiap levelnya memiliki

jarak yang tidak jauh berbeda sehingga data dinyatakan homogen.

Pengolahan homogenitas data komposisi core menggunakan SPSS dapat

dilihat pada lampiran tabel L3.5 dan L3.6. Berdasarkan perhitungan SPSS

pada tabel L3.5 untuk pengujian bending , menunjukkan nilai F hitung yang

sama dengan perhitungan uji levene, yaitu 0,917 dan nilai signifikan sebesar

0,345 lebih besar dari 0,05. Berdasarkan perhitungan SPSS pada tabel L3.6

untuk pengujian impak , menunjukkan nilai F hitung yang sama dengan

perhitungan uji levene, yaitu 2,025 dan nilai signifikan sebesar 0,164 lebih

besar dari 0,05. Sehingga H0 diterima untuk pengujian bending dan impak dan

disimpulkan bahwa data antar level faktor komposisi core memiliki ragam

yang sama (homogen).

c. Uji homogenitas antar level faktor perlakuan alkali


H0 : s12 = s2

2 (Data antar level faktor perlakuan alkali memiliki ragam yang


H1 : Data antar level faktor perlakuan alkali memiliki ragam yang tidak sama


Taraf nyata a = 0,05 dan wilayah kritik F > F0,05 (2; 33)

Prosedur perhitungan uji homogenitas antar level perlakuan alkali, sama

dengan pembahasan sebelumnya. Tabel 4.19 merupakan hasil perhitungan uji

homogenitas antar level perlakuan alkali untuk perhitungan bending dan tabel

4.20 untuk perhitungan impak.

Tabel 4.19 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan faktor perlakuan alkali perhitungan bending


Komposisi Core 2 560.35 280.17 2.687 3.28

Error 33 3440.93 104.27

Total 35 4001.28


commit to user

IV-24

Tabel 4.20 Uji lavene dikelompokkan berdasarkan faktor perlakuan alkali perhitungan impak


Komposisi Core 2 17.48 8.74 2.422 3.28

Error 33 119.12 3.61

Total 35 136.60


terhadap Fhitung > Ftabel. Berdasarkan tabel 4.19, nilai Fhitung sebesar 2,687 <

Ftabel (3,28), sehingga H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level

perlakuan alkali memiliki ragam yang sama (homogen).

Berdasarkan tabel 4.20, nilai Fhitung sebesar 2,422 < Ftabel (3,28), sehingga

H0 diterima dan disimpulkan bahwa data antar level perlakuan alkali memiliki

ragam yang sama (homogen). Grafik uji homogenitas perlakuan alkali

perhitungan bending ditunjukkan dalam gambar 4.13 dan gambar 4.14 untuk

perhitungan impak.

Gambar 4.13 Grafik uji homogenitas perlakuan alkali perhitungan bending

Gambar 4.14 Grafik uji homogenitas perlakuan alkali perhitungan impak


commit to user

IV-25

Berdasarkan gambar 4.13 dan 4.14 dapat dilihat bahwa data residual antara

satu dengan yang lain dalam faktor perlakuan alkali tiap levelnya memiliki

jarak yang tidak jauh sehingga data dinyatakan homogen.

Pengolahan homogenitas data perlakuan alkali menggunakan SPSS dapat

dilihat pada lampiran tabel L3.7 untuk perhitungan bending dan lampiran L3.8

untuk perhitungan impak. Berdasarkan perhitungan SPSS pada tabel L3.7,

menunjukkan nilai F hitung yang sama dengan perhitungan uji levene, yaitu

2,687 dan nilai signifikan sebesar 0,083 lebih besar dari 0,05 sehingga H0

diterima dan disimpulkan bahwa data antar level faktor perlakuan alkali

memiliki ragam yang sama (homogen).

Berdasarkan perhitungan SPSS pada tabel L3.8, menunjukkan nilai F

hitung yang sama dengan perhitungan uji levene, yaitu 2,442 dan nilai

signifikan sebesar 0,104 lebih besar dari 0,05 sehingga H0 diterima dan

disimpulkan bahwa data antar level faktor perlakuan alkali memiliki ragam

yang sama (homogen)

Rekapitulasi hasil uji homogenitas terhadap ketiga faktor dalam eksperimen

dapat dilihat pada tabel 4.21 dan 4.22 di bawah ini.

Tabel 4.21 Rekapitulasi hasil uji homogenitas terhadap ketiga faktor berdasarkan uji bending

Faktor F hitung F tabel Ho (Ho diterima jika F hitung<F tabel) Kesimpulan

Ketebalan 6.58 4.13 Ditolak Tidak

Homogen Komposisi core 0.92 4.13 Diterima Homogen

Perlakuan alkali 2.687 3.28 Diterima Homogen Tabel 4.22 Rekapitulasi hasil uji homogenitas terhadap ketiga faktor

berdasarkan uji impak

Faktor F hitung F tabel Ho (Ho diterima jika F hitung<F tabel) Kesimpulan

Ketebalan 0.41 4.13 Diterima Homogen Komposisi core 2.02 4.13 Diterima Homogen

Perlakuan alkali 2.42 3.28 Diterima Homogen


commit to user

IV-26

4.2.2 Uji ANOVA

Pengujian ANOVA dilakukan terhadap nilai kuat bending dan impak untuk

mengetahui 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 : 02 =As

Perbedaan ketebalan core komposit tidak berpengaruh terhadap

besarnya kekuatan bending dan impak.

H02 : 02 =Bs

Perbedaan komposisi core komposit tidak berpengaruh terhadap

besarnya kekuatan bending dan impak.

H03 : 02 =Cs

Perbedaan perlakuan alkali tidak berpengaruh terhadap besarnya

kekuatan bending dan impak.

H04 : 02 =ABs

Perbedaan interaksi ketebalan dan komposisi core komposit tidak

berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak.

H05 :

Perbedaan interaksi ketebalan dan perlakuan alkali core komposit

tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak.

H06 :

Perbedaan interaksi komposisi dan perlakuan alkali core komposit

tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan impak.

H07 :

Perbedaan interaksi ketebalan, komposisi dan perlakuan alkali core

komposit tidak berpengaruh terhadap besarnya kekuatan bending dan

impak.


commit to user

IV-27

Model matematik yang dipakai dalam analisis ini adalah sebagai berikut:

Yijkl = m + Ai + Bj + Ck + ABij + ACik + BCjk + ABCijk + el(ijk) ................(4.2)

Keterangan :

Yijkl : variabel respon Ai : faktor ketebalan Bj : faktor komposisi core Ck : faktor perlakuan alkali ABij : interaksi faktor A dan faktor B ACik : interaksi faktor A dan faktor C BCjk : interaksi faktor B dan faktor C ABCijk : interaksi faktor A, faktor B, dan faktor C el(ijk) : random error i : jumlah faktor ketebalan (A), i = 1, 2 j : jumlah faktor komposisi core (B), j = 1, 2 k : jumlah faktor perlakuan alkali (C), k= 1,2,3 l : jumlah replikasi l = 1, 2, 3,

Selanjutnya dilakukan perhitungan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk

perhitungan ANOVA. Data yang digunakan adalah data eksperimen nilai kuat

bending/ MOR (kgf/cm2) dan kuat impak (J/mm2) yang dapat dilihat pada tabel

4.3 dan 4.8. Sedangkan pengolahan data seperti pada tabel 4.23 untuk uji bending

dan tabel 4.24 untuk uji impak.

Tabel 4.23 ANOVA untuk nilai kuat bending/ MOR (kgf/cm2)

komposisi core (b1) komposisi core (b2)

Jumlah Rata-rata

Variasi alkali alkali alkali alkali alkali alkali ketebalan

core 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam (a) cj c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 85.6515 121.4502 95.5313 101.0857 84.6451 141.6002

97.3070 132.2385 135.2154 111.7175 138.7598 106.2735 89.6770 120.6813 110.4673 100.7001 109.4732 118.5999

Jumlah 272.6355 374.3701 341.2140 313.5033 332.8782 366.4737 2001.0748 Rata-rata 90.8785 124.7900 113.7380 104.5011 110.9594 122.1579

111.1708

15 mm (a2) 94.6716 92.5550 90.3824 89.3345 67.2315 94.2055

78.5479 102.7058 96.4264 67.2520 88.0923 76.4485 90.7391 100.7213 94.8564 91.0298 89.9462 86.2668

Jumlah 263.9586 295.9822 281.6652 247.6163 245.2700 256.9208 1591.4131

Rata-rata 87.9862 98.6607 93.8884 82.5388 81.7567 85.6403 88.4118 Jumlah Total 536.5941 670.3522 622.8792 561.1196 578.1482 623.3946 3592.4879

Rata-rata Total 178.8647 223.4507 207.6264 187.0399 192.7161 207.7982 199.5827


commit to user

IV-28

Tabel 4.24 ANOVA untuk nilai kuat impak (J/mm2)

komposisi core (b1) komposisi core (b2)

Variasi alkali alkali alkali alkali alkali alkali Jumlah Rata-rata

ketebalan core 1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam

(a) c1 c2 c3 c1 c2 c3

10 mm (a1) 16.2098 20.9170 16.2538 23.3714 16.0870 23.1943

23.1943 15.4785 23.9645 17.0136 21.5333 14.4788 16.8847 15.7149 16.2411 16.4762 16.2215 15.2467

Jumlah 56.2889 52.1104 56.4594 56.8612 53.8419 52.9198 328.4816

Rata-rata 18.7630 17.3701 18.8198 18.9537 17.9473 17.6399

18.2490

15 mm (a2) 24.0088 18.5555 31.2559 19.0165 24.8818 18.6971

25.5000 24.2611 29.3900 18.1431 25.3426 18.1163 19.7526 25.0335 24.4731 25.0335 18.9265 24.0334

Jumlah 69.2613 67.8501 85.1190 62.1931 69.1509 60.8468 414.4211

Rata-rata 23.0871 22.6167 28.3730 20.7310 23.0503 20.2823 23.0234

Jumlah Total 125.5502 119.9605 141.5783 119.0543 122.9928 113.7666 742.9027 Rata-rata Total 41.8501 39.9868 47.1928 39.6848 40.9976 37.9222 41.2724

Kemudian dilakukan perhitungan jumlah kuadrat/ sum of square (SS) dari

masing-masing faktor dan interaksinya. Proses perhitungan SS dan hasilnya,

adalah:

· FK (Faktor Koreksi) :

FK =( åååå====

3

1

2

1

2

1

3

1 lijk l

kji

Y )2/ (abcn)

= 3592,48792/36

= 358499,1481

· Jumlah kuadrat total (SStotal) :

FK-= åååå3

i

2

j

2

k

3

lijklY 2

totalSS

SStotal = (85,65152+121,45022+….+95,53132)- 358499,1481

= 11.827,124

· Jumlah kuadrat faktor ketebalan (SSA) :

SSA = FKAbcn i

i -÷ø

öçè

æ å=

2

1

21

= 1/3x3x3 (2001,07482+ 1591.41312) - 358499,1481


commit to user

IV-29

= 4661,7406

· Jumlah kuadrat faktor komposisi core(SSB) :

SSB = FKBacn i

i -÷ø

öçè

æ å=

2

1

21

= 1/3x3x3 (1829,82552+ 1762,66242) - 358499,1481

= 125,3023

· Jumlah kuadrat model perlakuan alkali (SSC) :

SSC = FKCabn i

i -÷ø

öçè

æ å=

3

1

21

= 1/3x2x3 (1097,71372+ 1248.50042+ 1246.27372) - 358499,1481

= 1244,7690

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

SSAxB = BAji

SSSSFKAiBjcn

---÷÷ø

öççè

æåå==

2

1

23

1

)(1

= 41

( 988,21962+ 1012.85522+ 841.60592+ 749.80722)-

358499,1481- 4661,7406- 125.3023 = 376,582

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

SSAxC = CAki

SSSSFKAiCkbn

---÷ø

öçè

æ åå==

3

1

23

1

)(1

=61

(586,13882+707,24832+707,68772+511,57492+541,25222+538,5

8602) - 358499,1481- 4661,7406– 1244,7690

= 480,747

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

SSBxC = CBkj

SSSSFKBjCkan

---÷÷ø

öççè

æåå==

3

1

22

1

)(1

=91

(536,59412+670,35222+622.87922+561,11962+578,14822+623,3

9462) - 358499,1481- 125,3023– 1244,7690

= 633,309


commit to user

IV-30

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

SSAxBxC=

BxCAxCAxBCBAkji

SSSSSSSSSSSSFKAiBjCkn

-------÷÷ø

öççè

æååå===

3

1

22

1

3

1

)(1

=31

(272,63552+374,37012+341,21402+......+256.92082)– 358499,1481

– 4661,7406 – 125,3023– 1244,7690– 376,582– 480,747– 633,309

= 111,618

· Jumlah kuadrat error (SSE) :

SSE = SStotal - SSA - SSB – SSC - SSAB – SSAC – SSBC - SSABC

= 11.827,124 – 4661,7406 – 125,3023 – 1244,7690 – 376,582– 480,747–

633,309 – 111,618

= 4193,056

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:

MSA )1( -

=a

SSA

4661,7406

1 4661,7406

=

=

Besarnya Fhitung didapat dari pembagian antara MS faktor yang ada dengan

MSerror dari eksperimen. Contoh perhitungannya adalah sebagai berikut :

Fhitung E

A

MS

MS=

26.683174.71074661,7406

=

=

Berpedoman pada contoh di atas, maka didapat MS dan Fhitung semua faktor

selengkapnya yang dapat dilihat pada Tabel 4.27 dan 4.28.

Keputusan terhadap hipotesis nol didasarkan pada nilai Fhitung, yakni

hipotesis nol (H0) ditolak jika Fhitung > Ftabel dan diterima jika Fhitung < Ftabel. Ftabel


commit to user

IV-31

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 ketebalan, df1 = 2 dan df2 = 36.

Berdasarkan hasil perhitungan Microsoft excel diperoleh Ftabel = FINV (0.05, 2,

36) = 3,403.

Tabel 4.25 Hasil perhitungan ANOVA untuk nilai MOR

Sumber variansi df SS MS F

hitung F

tabel H0

Ketebalan 1 4661.7406 4661.7406 26.683 4.260 tolak Komposisi 1 125.3023 125.3023 0.717 4.260 terima

Alkali 2 1244.7690 622.3845 3.562 3.403 tolak Interaksi AxB 1 376.582 376.5817 2.155 4.260 terima Interaksi AxC 2 480.747 240.3734 1.376 3.403 terima Interaksi BxC 2 633.309 316.6547 1.812 3.403 terima Interaksi AxBxC 2 111.618 55.8091 0.319 3.403 terima Error 24 4193.056 174.7107 Total 35 11,827.124

Tabel 4.26 Hasil perhitungan ANOVA untuk nilai Impak

Sumber variansi df SS MS F

hitung F tabel H0 Ketebalan 1 205.1559 205.1559 15.104 4.260 tolak Komposisi 1 27.1708 27.1708 2.000 4.260 terima Alkali 2 7.5455 3.7728 0.278 3.403 terima Interaksi AxB 1 23.046 23.0461 1.697 4.260 terima Interaksi AxC 2 14.648 7.3240 0.539 3.403 terima Interaksi BxC 2 41.570 20.7848 1.530 3.403 terima Interaksi AxBxC 2 17.654 8.8272 0.650 3.403 terima Error 24 325.995 13.5831 Total 35 662.785

Hasil perhitungan ANOVA nilai kuat bending dengan menggunakan SPSS,

dapat dilihat pada tabel L3.11. Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan

tentang hasil uji hipotesis analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil

analisis variansi data eksperimen untuk nilai MOR (kuat bending), yaitu:

1. Ditinjau dari faktor ketebalan (faktor A), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0

dan simpulkan bahwa ketebalan berpengaruh secara signifikan terhadap nilai

kuat bending.


commit to user

IV-32

2. Ditinjau dari faktor komposisi core (faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga

terima H0 dan simpulkan bahwa komposisi core tidak berpengaruh secara

signifikan terhadap nilai kuat bending.

3. Ditinjau dari faktor perlakuan alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga

tolak H0 dan simpulkan bahwa perlakuan alkali berpengaruh secara signifikan

terhadap nilai kuat bending.

4. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan komposisi core

(faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan komposisi core (faktor B)

tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat bending.

5. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan perlakuan alkali

(faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan perlakuan alkali (faktor C)

tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat bending.

6. Ditinjau dari interaksi antara faktor komposisi core (faktor B) dan perlakuan

alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor komposisi core (faktor B) dan perlakuan alkali (faktor

C) tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat bending.

7. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A), komposisi core

(faktor B), dan perlakuan alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima

H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor ketebalan (faktor A),

komposisi core (faktor B), dan perlakuan alkali (faktor C) tidak berpengaruh

secara signifikan terhadap nilai kuat bending.

Hasil perhitungan ANOVA nilai kuat impak dengan menggunakan SPSS,

dapat dilihat pada tabel L3.12. Penggunaan Fhitung memberikan kesimpulan

tentang hasil uji hipotesis analisis variansi. Keputusan yang diambil terhadap hasil

analisis variansi data eksperimen untuk nilai impak, yaitu:

1. Ditinjau dari faktor ketebalan (faktor A), nilai Fhitung > Ftabel, sehingga tolak H0

dan simpulkan bahwa ketebalan berpengaruh secara signifikan terhadap nilai

kuat impak.


commit to user

IV-33

2. Ditinjau dari faktor komposisi core (faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga

terima H0 dan simpulkan bahwa komposisi core tidak berpengaruh secara

signifikan terhadap nilai kuat impak.

3. Ditinjau dari faktor perlakuan alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga

terima H0 dan simpulkan bahwa perlakuan alkali tidak berpengaruh secara

signifikan terhadap nilai kuat impak..

4. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan komposisi core

(faktor B), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan komposisi core (faktor B)

tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak.

5. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan perlakuan alkali

(faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor ketebalan (faktor A) dan perlakuan alkali (faktor C)

tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak.

6. Ditinjau dari interaksi antara faktor komposisi core (faktor B) dan perlakuan

alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima H0 dan simpulkan bahwa

interaksi antara faktor komposisi core (faktor B) dan perlakuan alkali (faktor

C) tidak berpengaruh secara signifikan terhadap nilai kuat impak.

7. Ditinjau dari interaksi antara faktor ketebalan (faktor A), komposisi core

(faktor B), dan perlakuan alkali (faktor C), nilai Fhitung < Ftabel, sehingga terima

H0 dan simpulkan bahwa interaksi antara faktor ketebalan (faktor A),

komposisi core (faktor B), dan perlakuan alkali (faktor C) tidak berpengaruh

secara signifikan terhadap nilai kuat impak.

4.2.3 Uji Pembanding Ganda

Pengujian ini dilakukan apabila 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 atau untuk melihat pada level mana terdapat perbedaan dari suatu

faktor yang dinyatakan berpengaruh signifikan oleh uji ANOVA.


commit to user

IV-34

4.2.3.1 Bending

Sesuai hasil perhitungan ANOVA sebelumnya, maka tujuan atau informasi

utama yang dicari lebih jauh dari hasil ANOVA adalah pada ketebalan dan

perlakuan alkali untuk bending.

a. Ketebalan core

Tabel 4.27 Rata-rata nilai kuat bending eksperimen ketebalan core Ketebalan 10 mm 15 mm

Rata-rata 111,1708 88,4118

Untuk faktor ketebalan dapat langsung dilihat berdasarkan nilai signifikasi

hasil uji ANOVA dan nilai rata-rata kekuatan bending karena faktor ketebalan

hanya ada dua level.

b. Perlakuan Alkali

Uji tukey terhadap perlakuan alkali, dilakukan untuk perhitungan nilai kuat

bending, dimana hasil eksperimen menunjukkan bahwa pengaruh perlakuan alkali

terhadap nilai kuat bending tidak berbeda secara signifikan untuk setiap level

yang diuji.

Tabel 4.28 Rata-rata nilai kuat bending eksperimen perlakuan alkali Perlakuan alkali 1jam 2jam 3jam

Rata-rata 91.4761 104.0417 103.8561

Perhitungan dengan uji tukey menggunakan software SPSS seperti pada

gambar 4.17

Gambar 4.15 Hasil uji tukey berdasarkan perlakuan alkali


commit to user

IV-35

Berdasarkan hasil uji pembanding ganda tukey dengan spss menunjukkan

bahwa perbandingan level 1 dan 2 nilai signifikasi 0,213 sedangkan level 1 dan 3

nilai signifikasi 0,223. Perbandingan kedua level tersebut tidak signifikan hal ini

karena nilai signifikasi lebih dari 0,05, tetapi karena pada ANOVA terjadi

pengaruh untuk faktor ini maka dipilih nilai signifikasi yang mendekati nilai 0,05

yaitu pada level 1 dan 2.

4.2.3.2 Impak

Sedangkan pada uji impak berdasarkan hasil ANOVA faktor ketebalan

yang berpengaruh.

Tabel 4.29 Rata-rata nilai kuat bending eksperimen berdasarkan ketebalan Ketebalan 10 mm 15 mm Rata-rata 18,2490 23,0234

Untuk faktor ketebalan kekuatan impak sama seperti uji bending dapat

langsung dilihat berdasarkan nilai signifikasi hasil uji ANOVA dan nilai rata-rata

kekuatan impak karena faktor ketebalan hanya ada dua level.

4.3 Uji Hambat Panas

4.3.1 Kekuatan Bending

Uji hambat panas yang dilakukan pada spesimen berdasarkan nilai

kekuatan bending rata-rata tertingi. Rata-rata nilai kekuatan bending disajikan

pada tabel 4.30.

Tabel 4.30 Rata-rata Kekuatan Bending (kgf/cm2)

1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam10 mm (a1) 90.88 124.79 113.74 104.50 110.96 122.1615 mm (a2) 87.99 98.66 93.89 82.54 81.76 85.64

ketebalan core (a)

Core kompositKomposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

Berdasarkan tabel 4.30 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan bending

tertinggi pada komposisi b1, ketebalan core 10 mm dan perlakuan alkali 2 jam

sebesar 124,79 kgf/cm2. Spesimen yang diuji hambat panas mempunyai diameter

4 cm dengan ketebalan 10 mm seperti pada gambar 4.16.


commit to user

IV-36

Gambar 4.16. Spesimen hambat panas kekuatan bending

Data yang diperoleh dari pengujian hambat panas kekutan bending

menggunakan alat konduktivitas termal disajikan pada tabel 4.31.

Tabel 4.31 Hasil pengujian konduktivitas termal (°C) kekuatan bending Spesimen t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t12

1 39.9 39.9 39.8 39.8 27.7 27.6 27.3 27.4 27.4 27.4 27.62 40.3 40.2 40 39.9 27.7 27.7 27.4 27.4 27.4 27.5 27.63 40.3 40.3 40.2 40.2 27.1 27.1 26.5 26.5 26.5 26.6 26.6

Bending

Berdasakan hasil pengujian konduktivitas thermal kemudian dilakukan

perhitungan nilai konduktivitas panas bahan (k) pada panel komposit limbah

kertas buram dengan skin karung plastik adalah sebagai berikut:

q= k A ……………………………………………………………..…(4.4)

keterangan: A : luas penampang bahan (m²) k : konduktivitas panas bahan (W/m°C) L : tebal spesimen (m) q : laju perpindahan panas (W)

= 0,529 W

= 0,348 W/m°C


commit to user

IV-37

Tabel 4.32 Nilai konduktivitas panas spesimen (W/m°C) kekuatan bending

Kekuatan Th-Tc (0C)L spsesimen

(m)q Cu (watt)

k Cu (W/m0

C)

L Cu (m2)

A (m2)k spsesimen

(W/m0C)k rata-rata

spsesimen (W/m0C)

4.4 0.01 0.5 379 0.09 0.001257 0.3484.5 0.01 0.5 379 0.09 0.001257 0.3455.0 0.01 0.5 379 0.09 0.001257 0.321

0.338Bending

Nilai rata-rata konduktivitas panas material komposit sandwich sebesar

0,338 W/m0C. Setelah dilakukan perhitungan nilai konduktivitas panas bahan

kemudian dilakukan perhitungan nilai hambatan panas (R) komposit sandwich

berbahan core limbah kertas buram dan sekam padi dengan skin karung plastik

adalah sebagai berikut:

…………………………………………………………...……………(4.5)

Keterangan :

A :luas penampang bahan (m²) K : konduktivitas panas bahan (W/m°C) L : tebal spesimen (m) R : tahanan / hambatan termal (°C/W)

= 22,859 0C/W

Tabel 4.33 Nilai hambatan termal (°C/W) kekuatan bending

Kekuatan SpsesimenL spsesimen

(m) A (m2)k spsesimen

(W/m0C)R (0C/W)

R rata-rata Spesimen

(0C/W)

1 0.01 0.001257 0.348 22.8592 0.01 0.001257 0.345 23.0483 0.01 0.001257 0.321 24.748

23.551Bending

Berdasarkan hasil penghitungan hambat panas komposit sandwich berbahan

dasar core kertas buram dan sekam padi dengan skin karung plastik dan resin

untuk nilai kekuatan bending tertinggi rata-rata mampu menghambat panas

sebesar 23,5510C/W.


commit to user

IV-38

4.3.2 Kekuatan Impak

Uji hambat panas yang dilakukan pada spesimen berdasarkan nilai kekuatan

impak rata-rata tertingi. Rata-rata nilai kekuatan impak disajikan pada tabel 4.34.

Tabel 4.34 Rata-rata kekuatan impak (J/mm2)

1 jam 2 jam 3 jam 1 jam 2 jam 3 jam10 mm (a1) 18.76 17.37 18.82 18.95 17.95 17.64

15 mm (a2) 23.09 22.62 28.37 20.73 23.05 20.28

ketebalan core (a)Komposisi core ( b1) Komposisi core ( b2)Perlakuan alkali ( c ) Perlakuan alkali ( c )

Core komposit

Berdasarkan tabel 4.34 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan impak

tertinggi pada komposisi b1, ketebalan core 15 mm dan perlakuan alkali 3 jam

sebesar 24,37 J/mm2. Spesimen yang diuji hambat panas mempunyai diameter 4

cm dengan ketebalan 15 mm seperti pada gambar 4.19.

Gambar 4.19. Spesimen hambat panas kekuatan impak

Data yang diperoleh dari pengujian hambat panas kekutan impak

menggunakan alat konduktivitas termal disajikan pada tabel 4.35.

Tabel 4.35 Hasil pengujian konduktivitas termal (°C) kekuatan impak Spesimen t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t12

1 40.2 40.2 40.2 40.1 26.8 26.6 26.6 26.7 26.8 26.8 272 40.1 40.1 40.1 40 26.9 26.7 26.5 26.6 26.6 26.7 273 39.8 39.8 39.8 39.7 26.8 26.7 26.7 26.8 26.9 26.8 27.1

Impak

Nilai konduktivitas panas bahan (k) komposit sandwich berbahan core

limbah kertas buram dan sekam padi dengan skin karung plastik disajikan pada

tabel 4.36.


commit to user

IV-39

Tabel 4.36 Nilai konduktivitas panas spesimen (W/m°C) kekuatan impak

Kekuatan Th-Tc (0C)L spsesimen

(m)q Cu (watt)

k Cu (W/m0

C)

L Cu (m2)

A (m2)k spsesimen

(W/m0C)

k rata-rata spsesimen (W/m0C)

4.6 0.015 0.5 379 0.09 0.001257 0.4754.6 0.015 0.5 379 0.09 0.001257 0.4824.4 0.015 0.5 379 0.09 0.001257 0.490

0.482Impak

Nilai nilai hambatan panas (R) komposit sandwich berbahan core limbah

kertas buram dan sekam padi dengan skin karung plastik disajikan pada tabel 4.37.

Tabel 4.37 Nilai hambatan termal (°C/W) kekuatan impak

Kekuatan SpsesimenL spsesimen

(m) A (m2)k spsesimen

(W/m0C)R (0C/W)

R rata-rata Spesimen

(0C/W)1 0.015 0.001257 0.475 25.1262 0.015 0.001257 0.482 24.7483 0.015 0.001257 0.490 24.370

24.748Impak

Berdasarkan hasil penghitungan hambat panas komposit sandwich berbahan

dasar core kertas buram dan sekam padi dengan skin karung plastik dan resin

untuk nilai kekuatan impak tertinggi rata-rata mampu menghambat panas sebesar

24,748 0C/W.


commit to user V-1

BAB V ANALISIS HASIL

Pada bab ini akan diuraikan analisis hasil berdasarkan hasil pengolahan data.

Hal-hal yang dilakukan analisis dalam penelitian ini adalah proses, hasil pengujian

bending dan impak serta analisis hasil uji hambat panas. Analisis hasil tersebut

diuraikan dalam sub bab dibawah ini.

5.1 ANALISIS HASIL UJI BENDING

Analisis hasil uji bending meliputi analisis mengenai kekuatan bending

komposit sandwich hambat panas, analisis pengaruh faktor ketebalan core, komposisi

core, perlakukan alkali serta interaksi dua faktor dan ketiga faktor terhadap kekuatan

bending.

5.1.1 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Ketebalan Core

Berdasarkan data nilai kekuatan bending dilakukan uji ANOVA untuk

mengetahui berpengaruh atau tidak faktor ketebalan core terhadap kekuatan bending.

Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa faktor ketebalan core dari komposit sandwich

berpengaruh terhadap kekuatan bending. Semakin tebal core komposit sandwich,

maka kekuatan bending semakin menurun. Penurunan kekuatan bending berdasarkan

tingkat ketebalan core ditunjukkan pada gambar 5.1 berikut ini.

Gambar 5.1 Grafik kekuatan bending berdasarkan ketebalan core

0

20

40

60

80

100

120

10 mm 15 mm

Nila

i MO

R (k

gf/c

m2)

Grafik Nilai MOR berdasarkan Ketebalan

Rata-rata MOR


commit to user V-2

Gambar 5.1 menunjukkan rata-rata kekuatan bending komposit sandwich

ketebalan core 10 mm sebesar 111,17 kgf/cm2, sedangkan untuk ketebalan 15 mm

sebesar 88,41 kgf/cm2 sehingga terjadi penurunan nilai kekuatan bending sebesar

22,76 kgf/cm2 . Berdasarkan hal tersebut, dapat dikatakan bahwa nilai kekuatan

bending turun sejalan dengan bertambahnya ketebalan core sehingga semakin tebal

core komposit sandwich maka nilai kekuatan bending semakin kecil.

Pada penelitian sebelumnya, ada beberapa variasi hasil pengaruh ketebalan

core komposit sandwich terhadap kekuatan bending. Misalnya penelitian yang telah

dilakukan oleh Harbrian (2006) bahwa kekuatan bending komposit sandwich

semakin menurun seiring dengan penambahan tebal core.

Variasi ketebalan tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain

kapadatan spesimen, pencampuran bahan. Apabila kepadatan spesimen untuk kedua

level ketebalan dapat homogen, maka kemungkinan nilai kekuatan bending akan

sama. Selain itu, pencampuran bahan yang tidak homogen akan mempengaruhi

kekuatan bending, jika perekat dan material dapat terdistribusi secara merata maka

ikatan antar material semakin kuat. Apabila volume material semakin besar maka

semakin kecil campuran dapat terdistribusi secara merata. Jumlah volume yang besar,

maka dibutuhkan tenaga yang besar juga untuk mengepresnya. Keterbatasan alat dan

tenaga untuk mengepressnya menjadi hambatan sehingga hal tersebut mempengaruhi

kapadatan spesimen. Selain hal itu, skin komposit sandwich juga sangat berpengaruh

terhadap kekuatan bending spesimen.

5.1.2 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Komposisi Core


mengetahui berpengaruh atau tidak faktor komposisi core terhadap kekuatan bending.

Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa faktor komposisi core dari komposit

sandwich tidak berpengaruh terhadap kekuatan bending. Komposisi core terdiri dari

dua level yaitu b1( 20% sekam, 50% kertas buram, 30% lem PVAc) dan b2 (10%

sekam, 60% kertas buram, 30% lem PVAc). Kedua komposisi tersebut memiliki

kekuatan bending yang hampir sama sehingga secara statistik tidak ada pengaruh


commit to user V-3

yang signifikan. Besarnya kekuatan bending komposit sandwich dari kedua

komposisi core disajikan pada gambar 5.2.

Gambar 5.2 Grafik kekuatan bending berdasarkan komposisi core

Gambar 5.2 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan bending komposit

sandwich komposisi b1 sebesar 101,66 kgf/cm2, sedangkan untuk komposisi b2

sebesar 97,93 kgf/cm2 sehingga terjadi penurunan nilai kekuatan bending sebesar

3,73 kgf/cm2. Selisih kekuatan bending tersebut secara statistik tidak berpengaruh

antara faktor komposisi dengan kekuatan bending.

Penelitian sebelumnya yang telah dilakukan Yang, dkk. (2002), Kim, dkk.

(2009), Lee, dkk. (2003), dan Yang, dkk. (2004). Yang, dkk. (2002) menyimpulkan

bahwa penambahan presentase limbah kertas menaikkan kekuatan bending. Hasil

dalam penelitian ini tidak berpengaruhnya penambahan kertas atau sekam,

disebabkan karena adanya pengaruh skin yang dominan terhadap kekuatan bending.

Besarnya penambahan sekam dengan komposisi tersebut tidak terlihat pengaruhnya

karena tertutupi besarnya pengaruh kekuatan skin terhadap komposit sandwich.

Selain hal itu, pencampuran bahan yang tidak homogen akan mempengaruhi kekuatan

bending, jika perekat dan material dapat terdistribusi secara merata maka ikatan antar

material semakin kuat.


commit to user V-4

5.1.3 Analisis Kekuatan Bending Berdasarkan Faktor Perlakuan Alkali


mengetahui berpengaruh atau tidak faktor perlakuan alkali terhadap kekuatan

bending. Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa faktor perlakuan alkali dari

komposit sandwich berpengaruh terhadap kekuatan bending. Perlakuan alkali

berdasarkan penelitian ini optimal pada level waktu 2 jam. Semakin lama

perendaman maka semakin menurun kekuatan bending. Perlakuan NaOH ini

bertujuan untuk melarutkan lapisan yang menyerupai lilin di permukaan serat, seperti

lignin, hemiselulosa, dan kotoran lainnya. Hilangnya lapisan lilin ini maka ikatan

antara serat dan matrik menjadi lebih kuat, sehingga kekuatan tarik komposit menjadi

lebih tinggi. Namun, perlakuan NaOH yang lebih lama dapat menyebabkan

kerusakan pada unsur selulosa. Padahal, selulosa itu sendiri sebagai unsur utama

pendukung kekuatan serat. Akibatnya, serat yang dikenai perlakuan alkali terlalu

lama mengalami degradasi kekuatan yang signifikan. Besarnya kekuatan bending

komposit sandwich dari ketiga perlakuan alkali sekam dari core komposit sandwich

disajikan dalam gambar 5.3.

Gambar 5.3 Grafik kekuatan bending berdasarkan perlakuan alkali

Gambar 5.3 menunjukkan rata-rata kekuatan bending komposit sandwich

dengan perlakuan alkali 1 jam sebesar 91,48 kgf/cm2sedangkan perlakuan alkali 2

jam sebesar 104,04 kgf/cm2 sehingga terjadi kenaikan kekuatan bending sebesar


commit to user V-5

12,56 kgf/cm2. Rata-rata kekuatan bending menurun pada perlakuan alkali 3 jam

menjadi 103,88 kgf/cm2. Berdasar hal tersebut, maka dapat dikatakan bahwa nilai

kekuatan bending dapat maksimal pada perlakuan alkali tertentu. Kenaikan dan

penurunan kekuatan bending dapat terlihat jelas, jika range perlakuan alkali

diperlebar. Pada penelitian selanjutnya agar menggunakan range perlakuan alkali

yang lebih lebar untuk nilai kekuatan bending yang lebih maksimal.

5.1.4 Analisis Interaksi Faktor Ketebalan dan Komposisi Core Berdasarkan

Kekuatan Bending

Selain faktor ketebalan, komposisi dan perlakuan alkali tersebut yang diuji,

maka diuji pula interaksi yang terjadi antar faktor-faktor tersebut. Berdasarkan uji

ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor ketebalan core

dengan komposisi core komposit sandwich. Interaksi antara faktor ketebalan core

dengan komposisi core disajikan pada tabel 5.1.

Tabel 5.1 Rata-rata kekuatan bending berdasarkan ketebalan dengan komposisi core

Komposisi Core Ketebalan Core 10 mm 15 mm

b1(20% sekam) 109,80 93,51 b2(10%sekam) 112,53 83,31

Tabel 5.1 menunjukkan bahwa bahwa nilai kekuatan bending komposit

sandwich pada ketebalan core 10 mm sebesar 109,80 kgf/cm2 sedangkan pada

ketebalan 15 mm sebesar 93,51 kgf/cm2 pada komposisi yang sama yaitu sekam 20%

sehingga terjadi penurunan sebesar 16,29 kgf/cm2. Hal tersebut juga terjadi pada

komposisi sekam 10% yang mengalami penurunan kekuatan bending. Pada faktor

komposisi tidak terjadi penurunan atau kenaikan kekuatan bending yang signifikan.

Pada komposisi sekam 20% menuju komposisi sekam 10% pada ketebalan 10mm

terjadi kenaikan kekuatan bending sebesar 2,73 kgf/cm2 sedangkan ketebalan 15 mm

terjadi penurunan kekuatan bending sebesar 10,2 kgf/cm2. Berdasarkan nilai kekuatan

bending tersebut ada kecenderungan turun, tapi belum terlihat signifikan sehingga

perlu dilakukan penelitian lebih lanjut. Jika perubahan dalam satu faktor


commit to user V-6

menghasilkan perubahan variabel respon yang sama pada satu level dengan level

lainnya pada faktor lain, maka dapat disimpulkan tidak ada interaksi antara kedua

faktor tersebut (Hicks, 1993). Berdasarkan hal tersebut, maka dapat dikatakan bahwa

tidak terjadi interaksi antara faktor ketebalan core dan komposisi terhadap kekuatan

bending.

5.1.5 Analisis Interaksi Faktor Perlakuan alkali dan Ketebalan core

Berdasarkan Kekuatan Bending

Berdasarkan uji ANOVA menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara

faktor perlakuan alkali dengan ketebalan core. Interaksi rata-rata kekuatan bending

antara faktor perlakuan alkali dengan ketebalan core disajikan pada tabel 5.2.

Tabel 5.2 Rata-rata kekuatan bending berdasarkan perlakuan alkali dengan ketebalan core

Perlakuan alkali

Ketebalan Core 10 mm 15 mm

1 jam 97.6898 85.2625 2 jam 117.8747 90.2087 3 jam 117.9480 89.7643

Tabel 5.2 menunjukkan bahwa bahwa nilai rata-rata kekuatan bending

komposit sandwich tidak terjadi perubahan secara signifikan pada interaksi faktor

ketebalan dan perlakuan alkali. Pada ketebalan 10mm dengan level perlakuan alkali

terjadi kenaikan nilai kekuatan bending sedangkan pada ketebalan 15mm terjadi

kenaikan dan penurunan nilai kekuatan bending. Jika perubahan dalam satu faktor

menghasilkan perubahan variabel respon yang sama pada satu level dengan level

lainnya pada faktor lain, maka dapat disimpulkan tidak ada interaksi antara kedua

faktor tersebut (Hicks, 1993).Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa tidak

terjadi interaksi antara faktor ketebalan dan perlakuan alkali.


commit to user V-7

5.1.6 Analisis Interaksi Faktor Perlakuan alkali dan Komposisi Core

Berdasarkan Kekuatan Bending


faktor perlakuan alkali dengan komposisi core. Interaksi antara faktor perlakuan

alkali dengan komposisi core disajikan pada tabel 5.3.

Tabel 5.3 Rata-rata kekuatan bending berdasarkan perlakuan alkali dengan komposisi core

Perlakuan alkali Komposisi Core Sekam 20% Sekam 10%

1 jam 89.4323 93.5199 2 jam 111.7254 96.3580 3 jam 103.8132 103.8991

Tabel 5.3 menunjukkan bahwa nilai rata-rata kekuatan bending komposit

sandwich terjadi perubahan nilai kekuatan bending yang tidak signifikan. Pada faktor

komposisi dengan perlakuan alkali tidak terjadi perubahan variabel respon yang sama

yaitu kenaikan nilai kekuatan bending pada level sekam 20% dan sekam 10% dengan

level faktor perlakuan alkali 1 jam, 2 jam dan 3 jam, sehingga dapat disimpulkan

bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor perlakuan alkali dan komposisi core. Hal

tersebut disebabkan pencampuran komposisi yang tidak homogen sehingga

menyebabkan kekuatan bending tidak signifikan. Selain itu, range faktor perlakuan

alkali yang kurang lebar menyebabkan tidak terlihat penurunan atau kenaikan nilai

kekuatan bending yang signifikan. Pada penelitian selanjutnya agar menggunakan

range perlakuan alkali yang lebih lebar dan mengusahakan pencampuran komposisi

homogen.

5.1.7 Analisis Interaksi Faktor Ketebalan Core, Komposisi Core dan Perlakuan

alkali Berdasarkan Kekuatan Bending


faktor ketebalan core, perlakuan alkali dan komposisi core. Hubungan antar faktor-

faktor tersebut disajikan pada tabel 5.4.


commit to user V-8

Tabel 5.4 Rata-rata kekuatan bending berdasarkan ketebalan core, perlakuan alkali dan komposisi core (kgf/cm2)

alkali 1jam alkali 2jam alkali 3jam alkali 1jam alkali 2jam alkali 3jam10 mm 90.8785 124.7900 113.7380 104.5011 110.9594 122.157915 mm 87.9862 98.6607 93.8884 82.5388 81.7567 85.6403

ketebalankomposisi b1 komposisi b2

Tabel 5.4 menunjukkan bahwa pada ketebalan core 10 mm dan 15 mm

dengan level perlakuan alkali dari 1 jam hingga 2 jam pada komposisi b1 terjadi

kenaikan kekuatan bending yang maksimal jika dibandingkan dengan perlakuan yang

lainnya yaitu pada ketebalan 10 mm terjadi kenaikan nilai kekuatan bending sebesar

33,91 kgf/cm2 sedangkan pada ketebalan 15 mm terjadi kenaikan nilai kekuatan

bending sebesar 10,67 kgf/cm2.

Pada perlakuan komposisi b2 (sekam 10%), perlakuan alkali 1 jam

mengalami penurunan kekuatan bending berdasar ketebalan core. Meskipun pola

perubahan kekuatan bending pada faktor ketebalan core, komposisi core dan

perlakuan alkali mengalami kenaikan dan penurunan, namun kenaikan dan penurunan

nilai kekuatan bending tersebut tidak signifikan. Dapat disimpulkan bahwa tidak

terjadi interaksi antar faktor ketebalan core, komposisi core dan perlakuan alkali pada

level-level tersebut.

5.1.8 Analisis patahan uji bending faktor perlakuan alkali

Pengamatan permukaan patah uji bending komposit sandwich dengan core

sekam padi dan kertas buram dengan skin karung plastik dan resin dilakukan melalui

pengamatan secara visual. Hal ini bertujuan untuk mengamati patahan dan kondisi

ikatan komposit sandwich pada core dengan perlakuan alkali sekam padi selama 1

jam dan 2 jam. Gambar 5.9 menunjukkan permukaan patah pada komposit sandwich

dengan perlakuan alkali 1 jam dan gambar 5.10 menunjukkan permukaan patah pada

komposit sandwich dengan perlakuan alkali 2 jam.


commit to user V-9

Gambar 5.4 Permukaan patah pada komposit sandwich dengan perlakuan alkali 1 jam.

Gambar 5.5 Permukaan patah pada komposit sandwich dengan perlakuan alkali 2 jam.


commit to user V-10

Menurut Hosford (2005) Kegagalan pada pengujian bending dapat terjadi karna

serat yang patah atau serat yang keluar/lepas dari matriks. Pada pengujian bending

kegagalan terjadi pada bagian bawah komposit, hal ini disebabkan pada bagian bawah

menerima tegangan tarik lebih besar dibandingkan dengan bagian atasnya. Komposit

tersusun dari serat dan matriks sehingga pada pengujian bending bahan komposit

tidak patah seperti pada pengujian bahan logam, hal ini juga menunjukkan adanya

perpatahan ulet.

Mekanisme penguatan yang dilakukan serat acak terhadap spesimen sebelum

terjadi patahan pada saat dilakukan uji bending cenderung estafet atau saling

bergantian. Apabila serat satu sudah mencapai panjang kritis dan patah, selanjutnya

akan ditahan oleh serat yang lain. Sehingga penampang patahan papan serat tidak

halus/rata dan cenderung berbentuk zigzag seperti pada gambar 5.10 yaitu dengan

perlakuan alkali selama 2 jam. Pada gambar 5.9 yaitu dengan perlakuan alkali selama

1 jam yang patahannya juga cenderung zigzag sehingga tidak terlihat adanya

perbedaan perlakuaan alkali sekam padi pada core selama 1 jam dan 2 jam. Apabila

dilihat dari patahan skin komposit menunjukkan bahwa perlakuan alkali 2 jam ikatan

antara serat dan skin lebih kuat dibandingkan perlakuan alkali 1 jam. Hal itu terlihat

dari bentuk patahan skin perlakuan alkali 1 jam cenderung halus/rata sedangkan pada

perlakuan alkali 2 jam cenderung zigzag. Panjang serat kritis berbeda satu sama lain,

dipengaruhi oleh kekuatan dan diameter serat serta kekuatan ikatan serat dengan

matriks/perekat (Callister, 2007)

Mode perpatahan yang terjadi pada core komposit sandwich pada perlakuan

alkali 1 jam dan 2 jam menunjukkan adanya perpatahan ulet seperti ditunjukkan pada

gambar 5.9 dan 5.10. Perpatahan ulet memberikan karakteristik berserabut (fibrous).

Selain itu penampang patahan yang berbentuk zigzag juga menunjukkan adanya

perpatahan ulet karena patahan getas bidang patahan relatif tegak lurus terhadap

tegangan dan sebaliknya pada patahan ulet. Perpatahan ulet umumnya lebih disukai

karena bahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan peringatan lebih dahulu

sebelum terjadinya kerusakan (Van Vlack, 1994).


commit to user V-11

Dari keseluruhan pengamatan komposit juga terdapat fiber pull out, yang

ditandai adanya lubang-lubang bekas serat yang terlepas dari ikatannya. Lubang-

lubang pull out pada sekam padi dan kertas buram terlihat banyak pada perlakuan

alkali 2 jam dibandingkan perlakuan alkali 1 jam. Lubang-lubang pull out ini

menunjukkan bahwa ikatan antara serat dan matrik lebih lemah daripada ikatan antar

kertas dan matrik.

5.2 ANALISIS HASIL UJI IMPAK

Analisis hasil uji impak meliputi analisis pengaruh faktor ketebalan core,

komposisi core, perlakukan alkali serta interaksi dua faktor maupun ketiga faktor

terhadap kekuatan impak komposit sandwich bersifat hambat panas.

5.2.1 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Ketebalan Core

Berdasarkan data nilai kekuatan impak dilakukan uji ANOVA untuk

mengetahui berpengaruh atau tidak faktor ketebalan core terhadap kekuatan impak.

Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa faktor ketebalan core dari komposit sandwich

berpengaruh terhadap kekuatan impak. Semakin tebal core komposit sandwich, maka

kekuatan impak semakin naik. Kenaikan kekuatan impak berdasarkan tingkat

ketebalan core ditunjukkan pada gambar 5.1 berikut ini.

Gambar 5.6 Grafik kekuatan impak berdasarkan ketebalan core


commit to user V-12

Gambar 5.4 menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan impak komposit sandwich

ketebalan 10 mm sebesar 18,25 J/mm2, sedangkan untuk ketebalan 15 mm sebesar

23,02 J/mm2 sehingga terjadi kenaikan kekuatan impak sebesar 4,77 J/mm2.

Variasi ketebalan tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain

pencampuran bahan, kepadatan spesimen dan volume material. Apabila pencampuran

bahan yang tidak homogen akan mempengaruhi kekuatan impak, hal ini karena jika

perekat dan material tidak dapat terdistribusi secara merata maka ikatan antar material

tidak kuat sehingga kekuatan impak menurun. Kepadatan spesimen berpengaruh

terhadap kekuatan impak, semakin padat spesimen maka akan semakin kuat sehingga

kekuatan impak menjadi semakin baik. Selain hal itu, volume material juga

berpengaruh terhadap kekuatan impak semakin besar volumenya maka semakin kecil

campuran dapat terdistribusi secara merata sehingga ikatan antar material menjadi

lemah.

5.2.2 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Komposisi Core

Berdasarkan data nilai kekuatan impak dilakukan uji ANOVA untuk

mengetahui berpengaruh atau tidak faktor komposisi core terhadap kekuatan impak.

Hasil uji ANOVA menunjukkan bahwa faktor komposisi core dari komposit

sandwich tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak. Komposisi core terdiri dari

dua level yaitu b1( 20% sekam, 50% kertas buram, 30% lem PVAc) dan b2 (10%

sekam, 60% kertas buram, 30% lem PVAc). Kedua komposisi tersebut memiliki

kekuatan impak yang hampir sama sehingga secara statistik tidak ada pengaruh yang

signifikan. Besarnya kekuatan impak komposit sandwich dari kedua komposisi core

disajikan pada gambar 5.5 berikut ini.


commit to user V-13

Gambar 5.7 Grafik kekuatan impak berdasarkan komposisi core


komposisi b1(sekam 20%) sebesar 21,51 J/mm2, sedangkan untuk komposisi

b2(sekam 10 %) sebesar 19,77 J/mm2 sehingga terjadi penurunan kekuatan impak

sebesar 1,74 J/mm2. Besarnya penambahan sekam pada komposisi 20% sekam dan

10% sekam tidak terlihat signifikan pengaruhnya terhadap kekuatan impak, hal itu

karena tertutupi besarnya pengaruh kekuatan skin terhadap komposit sandwich.

5.2.3 Analisis Kekuatan Impak Berdasarkan Faktor Perlakuan Alkali

Berdasarkan uji ANOVA untuk faktor perlakuan alkali sekam bahan core dari

komposit sandwich menunjukkan tidak berpengaruh terhadap kekuatan impak.

Besarnya kekuatan impak komposit sandwich dari ketiga perlakuan alkali sekam dari

core komposit sandwich disajikan dalam gambar 5.6.


commit to user V-14

Gambar 5.8 Grafik kekuatan impak berdasarkan perlakuan alkali


menggunakan core kertas buram dan skin karung plastik dengan perlakuan alkali

1 jam sebesar 20,38 J/mm2, perlakuan alkali 2 jam sebesar 20,25 J/mm2 dan

perlakuan alkali 3 jam sebesar 21,28 J/mm2. Hasil kekuatan impak perlakuan alkali

tidak signifikan, hal itu karena pengaruh perlakuan alkali tertutupi besarnya pengaruh

kekuatan skin pada komposit sandwich terhadap kekuatan impak. Selain hal itu, range

perlakuan alkali yang kurang lebar menyebabkan tidak terlihat pengaruh perlakuan

alkali terhadap kekuatan impak.

5.2.4 Analisis Interaksi Faktor Ketebalan dan Komposisi Core Berdasarkan

Kekuatan Impak

Selain faktor ketebalan, komposisi dan perlakuan alkali tersebut yang diuji,

maka diuji pula interaksi yang terjadi antar faktor-faktor tersebut. Hasil uji ANOVA

menunjukkan bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor ketebalan core dengan

komposisi core komposit sandwich terhadap kekuatan impak. Interaksi antara faktor

ketebalan core dengan komposisi core disajikan pada tabel 5.5.


commit to user V-15

Tabel 5.5 Rata-rata kekuatan impak berdasarkan ketebalan dan komposisi core (J/mm2)

Komposisi Core Ketebalan Core 10 mm 15 mm

b1(Sekam 20%) 18.3176 24.6923 b2(Sekam 10%) 18.1803 21.3545

Tabel 5.5 menunjukkan bahwa bahwa nilai kekuatan impak komposit

sandwich pada ketebalan core 10 mm sebesar 18,3176 J/mm2 sedangkan pada

ketebalan 15 mm sebesar 24,6923 J/mm2 pada komposisi yang sama yaitu sekam

20% sehingga terjadi kenaikan kekuatan impak sebesar 6,37 J/mm2. Hal tersebut juga

terjadi pada komposisi sekam 10% yang mengalami kenaikan kekuatan impak. Pada

komposisi core b1 sebesar 18,3176 J/mm2 sedangkan pada komposisi core b2 sebesar

18,1803 J/mm2 pada ketebalan yang sama yaitu sekam 10 mm sehingga terjadi

penurunan kekuatan impak sebesar 0,1373 J/mm2. Hal tersebut juga terjadi pada

ketebalan core 15 mm yang mengalami penurunan kekuatan impak. Meskipun terjadi

penurunan dan kenaikan kekuatan impak yang sama pada setiap perlakuan, namun

karena selisihnya yang terlalu kecil sehingga secara statistik tidak terjadi interaksi

antara faktor ketebalan dan komposisi core terhadap kekuatan impak.

5.2.5 Analisis Interaksi Faktor Perlakuan alkali dan Ketebalan core

Berdasarkan Kekuatan Impak


faktor perlakuan alkali dengan ketebalan core. Interaksi antara faktor perlakuan alkali

dengan ketebalan core disajikan pada tabel 5.6.

Tabel 5.6 Rata-rata kekuatan impak berdasarkan perlakuan alkali dengan ketebalan core

Perlakuan alkali

Ketebalan Core 10 mm 15 mm

1 jam 18.8583 21.9091

2 jam 17.6587 22.8335

3 jam 18.2299 24.3276


commit to user V-16

Tabel 5.6 menunjukkan bahwa bahwa nilai rata-rata kekuatan impak

komposit sandwich tidak terjadi perubahan yang signifikan pada faktor ketebalan

10 mm sedangkan pada ketebalan 15 mm terjadi penurunan kekuatan impak

berdasarkan level pada faktor perlakuan alkali 1 jam. 2 jam dan 3 jam. Jika perubahan

dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel respon yang sama pada satu level

dengan level lainnya pada faktor lain, maka dapat disimpulkan tidak ada interaksi

antara kedua faktor tersebut (Hicks, 1993). Berdasarkan hal itu dapat disimpulkan

bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor ketebalan dan perlakuan alkali terhadap

kekuatan impak.

5.2.6 Analisis Interaksi Faktor Perlakuan alkali dan Komposisi Core

Berdasarkan Kekuatan Impak


faktor perlakuan alkali dengan komposisi core. Interaksi antara faktor perlakuan

alkali dengan komposisi core disajikan pada tabel 5.7.

Tabel 5.7 Rata-rata kekuatan impak berdasarkan perlakuan alkali dan komposisi core

Perlakuan alkali

Komposisi Core

b1(20%sekam) b2(10%sekam)

1 jam 20.9250 19.8424

2 jam 19.9934 20.4988

2 jam 23.5964 18.9611

Tabel 5.7 menunjukkan bahwa bahwa nilai rata-rata kekuatan impak

komposit sandwich tidak terjadi perubahan yang signifikan dalam faktor komposisi

core pada perubahan variabel respon yang sama pada level yaitu b1 dan b2 dengan

level pada faktor perlakuan alkali 1 jam, 2 jam dan 3 jam sehingga dapat disimpulkan

bahwa tidak terjadi interaksi antara faktor ketebalan core dan perlakuan alkali. Hal itu

disebabkan pencampuran bahan yang tidak homogen serta range perlakuan akali yang

kurang lebar sehingga menghasilkan kekuatan impak yang tidak signifikan


commit to user V-17

5.2.7 Analisis Interaksi Faktor Ketebalan Core, Komposisi Core dan Perlakuan

Alkali Berdasarkan Kekuatan Impak


faktor ketebalan core, komposisi core dan perlakuan alkali. Interaksi antara faktor

ketebalan core, komposisi core dan perlakuan alkali disajikan pada tabel 5.8.

Tabel 5.8 Rata-rata kekuatan impak berdasarkan komposisi core, ketebalan core dan perlakuan alkali (J/mm2)

alkali 1jam alkali 2jam alkali 3jam alkali 1jam alkali 2jam alkali 3jam

10 mm 18.7630 17.3701 18.8198 18.9537 17.9473 17.6399

15 mm 23.0871 22.6167 28.3730 20.7310 23.0503 20.2823

komposisi b1 komposisi b2ketebalan

Tabel 5.8 menunjukkan bahwa pada ketebalan core 10 mm terjadi kenaikan

kekuatan bending yang cukup besar, kenaikan itu terjadi pada pada level perlakuan

alkali dan komposisi core (dari 2 jam hingga 3 jam pada komposisi b1). Pada

ketebalan core 15 mm cenderung stabil untuk kekuatan bending hanya terjadi

penurunan yang kecil pada perlakuan alkali 1 jam hingga 2 jam pada komposisi b1.

Meskipun pola perubahan kekuatan impak pada faktor ketebalan core, komposisi

core dan perlakuan alkali mengalami kenaikan dan penurunan, namun berdasar hasil

uji ANOVA perbedaan tersebut tidak signifikan, sehingga dapat disimpulkan tidak

terjadi interaksi antar faktor jenis kertas, kerapatan dan persentase perekat pada level-

level tersebut.

5.3 ANALISIS HASIL UJI HAMBAT PANAS

Uji hambat panas pada penelitian ini digunakan sebagai validasi komposit

panel hambat panas yang memiliki kekuatan bending dan impak tertinggi yang masih

mempunyai kemampuan hambat panas. Pemilihan spesimen dengan nilai tertinggi

mewakili semua spesimen untuk nilai minimal hambat panasnya. Pengujian hambat

panas dilakukan pada spesimen bending yaitu pada faktor ketebalan core 10 mm,

perlakuan alkali 2 jam sedangkan impak pada faktor ketebalan core 15 mm,

perlakuan alkali 3 jam. Pengujian hambat panas menggunakan alat uji berupa tabung


commit to user V-18

tembaga dengan konduktivitas panas 379 W/m°C dan laju perpindahan kalor

konduksi sebesar 0,5 W.

Nilai konduktivitas panas komposit sandwich dengan kekuatan bending

tertinggi sebesar 0,338 W/m°C dan kekuatan impak tertinggi 0,482 W/m°C. Menurut

Aswati (2001) nilai konduktivitas panas kayu jati 0,468 W/m°C, kayu mahoni

0,413 W/m°C, kayu sonokeling 0,389 W/m°C, kayu kamper 0,458 W/m°C dan kayu

mranti 0,486 W/m°C. Perbandingan konduktivitas panas berdasar kekuatan bending

dan impak tertinggi dengan berbagai jenis kayu disajikan pada gambar 5.7.

Gambar 5.9 Grafik perbandingan konduktivitas panas komposit dengan kayu

Gambar 5.9 menunjukkan perbandingan besarnya konduktivitas panas

komposit sandwich berdasarkan spesimen bending dan impak dengan jenis kayu.

Komposit sandwich kekuatan bending memiliki nilai konduktivitas panas yang lebih

kecil dari kayu jati, kayu mahoni, kayu sonokeling dan kamper, sehingga nilai

hambat panas komposit spesimen bending lebih besar dari jenis kayu tersebut.

Komposit sandwich kekuatan impak memiliki konduktivitas lebih kecil dari kayu

mrati sehingga komposit sandwich mempunyai hambat panas yang lebih baik dari

Spesimen bending

Spesimen impak kayu jati

kayu mahoni kayu sonokeling

kayu kamper kayu mranti

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0 1 2 3 4 5 6 7

kond

uktiv

tas

pana

s W/m

°C

Perbandingan nilai konduktivitas panas


commit to user V-19

kayu mranti. Semakin besar nilai konduktivitas panas maka nilai hambat panas

semakin kecil. Besar hambat panas kekuatan bending 23,55 0C/W lebih rendah

dibandingkan kekuatan impak yaitu 24,78 0C/W. Hal ini disebabkan karena spesimen

impak lebih tebal dari spesimen bending, sehingga menyebabkan tingkat kerapatan

yang semakin berkurang dengan penambahan ketebalan sehingga terjadi ruang hampa

di dalam spesimen yang menghambat laju perpindahan panas pada spesimen. Selain

itu berdasarkan rumus hambat panas faktor ketebalan berbanding lurus dengan nilai

hambat panas.


commit to user

VI-1

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini membahas tentang kesimpulan yang diperoleh berdasar

pengolahan data dan pembahasan mengenai faktor-faktor yang berpengaruh

terhadap kekuatan bending dan impak komposit sandwich bersifat hambat panas

dengan core berbahan dasar limbah kertas buram dan sekam padi sedangkan skin

karung plastik dan resin. Pemberian saran dimaksudkan untuk pengembangan

penelitian lebih lanjut. Penjelasan dari kesimpulan dan saran tersebut diuraikan

pada subbab berikut ini.

6.1 KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut:

1. Nilai konduktivitas panas yang dimiliki komposit sandwich berdasar rata-rata

kekuatan bending tertinggi 0,338 W/m0C mampu menghambat panas sebesar

23,550C/W sedangkan rata-rata kekuatan impak tertinggi memiliki

konduktivitas panas 0,482 W/m0C mampu menghambat panas sebesar 24,78 0C/W

2. Interaksi antar faktor tidak berpengaruh terhadap kekuatan bending dan impak

komposit sandwich dengan core berbahan kertas buram dan sekan padi

dengan skin karung plastik dan resin.

3. Rata-rata kekuatan bending tertinggi sebesar 124,79 kgf/cm2 dengan

ketebalan core 10 mm dan perlakuan alkali sekam padi pada core selama

2 jam Sedangkan Rata-rata kekuatan impak tertinggi sebesar 28,373 J/mm2

dengan ketebalan core 15mm.

6.2 SARAN

Saran yang dapat diberikan berdasarkan hasil penelitian untuk langkah

pengembangan atau penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai skin dari karung plastik

dengan perekat resin untuk variasi serat karung plastik yang digunakan.


commit to user

VI-2

2. Pada penelitian selanjutnya perlu dilakukan cara untuk mengetahui bahwa

pencampuran bahan terdistribusi merata/homogen.

3. Diharapkan untuk penelitian selanjutnya ditemukan bagaimana cara perekatan

skin dengan core agar merekat dengan baik dan tidak timbul void

(kekosongan/rongga) sehingga menghasilkan ikatan antar core dan skin yang

semakin kuat.

4. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan hambat panas

komposit sandwich dari berbagai kombinasi skin dan persentase bahan yang

berbeda.

5. Pada penelitian selanjutnya perlu dilakukan pelebaran range untuk perlakuan

alkali sehingga terlihat kenaikan dan penurunan kekuatan bending sehingga

dapat signifikan.

kekuatan impak dan bending komposit …/kekuatan... · pengujian kekuatan material, dilakukan uji...

Documents