BAB V ANALISIS HASIL

Transkripsi

1 BAB V ANALISIS HASIL Pada bab ini membahas tentang analisis terhadap output yang didapatkan dan interpretasi hasil penelitian. Analisis hasil tersebut diuraikan dalam sub bab berikut ini. 5.1 ANALISIS KARAKTERISTIK MEKANIK Analisis karakteristik mekanik meliputi analisis mengenai nilai MOR berdasarkan standar ANSI A , analisis pengaruh faktor ukuran partikel, persentase perekat, dan penekanan, interaksi antar faktor terhadap nilai MOR, serta nilai MOE Analisis Nilai MOR Berdasarkan Standar ANSI A Berdasarkan ANSI A untuk papan partikel, kerapatan komposit ampas tebu ini tergolong papan partikel kerapatan tinggi dengan nilai kerapatan yaitu lebih dari 0,8 gram/ml. Dari data hasil pengujian diketahui bahwa sebagian besar spesimen mempunyai nilai MOR yang telah memenuhi standar ANSI A Kombinasi faktor yang telah memenuhi standar minimal nilai MOR antara lain kombinasi ukuran partikel 20 mesh, persentase perekat 10%, penekanan 3:2 (a1b2c1), kombinasi a1b3c1, kombinasi a2b2c1, kombinasi a2b3c1, kombinasi a3b3c1, kombinasi a1b1c2, kombinasi a1b2c2, kombinasi a1b3c2, kombinasi a2b1c2, kombinasi a2b2c2, kombinasi a2b3c2, kombinasi a3b1c2, kombinasi a3b2c2, dan kombinasi a3b3c2. Berdasarkan data hasil pengukuran nilai MOR, diketahui bahwa rata-rata nilai MOR yang optimal sebesar 6,989 N/mm 2 pada perlakuan a1b3c2, yaitu kombinasi ukuran partikel 20 mesh, persentase perekat 15%, dan penekanan 2:1. Sedangkan rata-rata nilai MOR yang terendah sebesar 2,094 N/mm 2 pada perlakuan a2b1c1, yaitu kombinasi ukuran partikel 30 mesh, persentase perekat 5%, dan penekanan 3: Pengaruh Faktor Ukuran Partikel Terhadap Nilai MOR Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa faktor ukuran partikel berpengaruh terhadap nilai MOR. Setelah dilakukan uji Tukey dengan signifikansi 0,05 diketahui bahwa perlakuan a1 tidak berbeda signifikan dengan V-1

2 perlakuan a2 tetapi berbeda signifikan dengan perlakuan a3 dan perlakuan a2 tidak berbeda signifikan dengan perlakuan a3. Besarnya rata-rata nilai MOR spesimen dengan faktor ukuran partikel terdapat pada Gambar 5.1 berikut ini. Nilai MOR Berdasarkan Ukuran Partikel Nilai MOR (N/mm2) 4,600 4,500 4,400 4,300 4,200 4,100 4,000 3,900 3,800 4,478 4,222 4, mesh 30 mesh 40 mesh Faktor Ukuran Partikel Gambar 5.1. Grafik nilai MOR berdasarkan faktor ukuran partikel Dari Gambar 5.1 diketahui rata-rata nilai MOR spesimen dengan ukuran partikel 20 mesh, 30 mesh, dan 40 mesh berturut turut adalah 4,056 N/mm 2, 4,222 N/mm 2, dan 4,478 N/mm 2. Hasil ini sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Zheng, dkk. (2006) dan Mahayatra (2013). Zheng, dkk (2006) meneliti papan partikel dari kayu Saline Athel dengan salah satu faktornya yaitu ukuran partikel. Diketahui bahwa ketika partikel kayu dari tiga ukuran yang berbeda (10 20, 20 40, dan mesh) digunakan untuk membuat papan partikel, ukuran mesh mempunyai nilai MOR, tensile strength (TS), dan internal bond strength (IB) tertinggi meskipun tidak ada perbedaan yang signifikan antara mesh dan mesh untuk modulus of elasticity (MOE), TS, dan IB. Mahayatra (2013) meneliti pengaruh faktor ukuran partikel terhadap sifat mekanik komposit partikel marmer statuari. Nilai kekuatan lentur komposit partikel marmer meningkat seiring dengan semakin kecil ukuran partikel hingga mencapai nilai maksimum pada ukuran tertentu. Hal ini disebabkan karena ukuran partikel yang halus dan distribusi partikel yang merata. Semakin kecil ukuran partikel pengisi komposit maka luas kontak permukaan antar partikel semakin luas, sehingga membuat ikatan yang lebih kuat antara keduanya dalam hal perpindahan beban. V-2

3 Namun, hasil penelitian ini berbeda dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Dhanarjaya (2010) yang meneliti komposit dari ampas tebu. Ketika ampas tebu dengan ukuran partikel 30 mesh dan 40 mesh digunakan sebagai komposit, partikel 30 mesh yang lebih kasar mempunyai nilai MOR yang lebih besar dibandingkan partikel yang berukuran 40 mesh Pengaruh Faktor Persentase Perekat Terhadap Nilai MOR Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa faktor persentase perekat berpengaruh terhadap nilai MOR. Setelah dilakukan uji Tukey dengan signifikansi 0,05 diketahui bahwa antara perlakuan b1, b2, dan b3 berbeda secara signifikan. Besarnya rata-rata nilai MOR spesimen dengan faktor persentase perekat terdapat pada Gambar 5.2 berikut ini. Nilai MOR Berdasarkan Persentase Perekat Nilai MOR (N/mm2) 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 3,215 4,183 5,357 0,000 5% 10% 15% Faktor Persentase Perekat Gambar 5.2. Grafik nilai MOR berdasarkan faktor persentase perekat Dari Gambar 5.2 diketahui rata-rata nilai MOR spesimen dengan persentase perekat 5%, 10%, dan 15% berturut turut adalah 3,215 N/mm 2, 4,183 N/mm 2, dan 5,357 N/mm 2. Hasil ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan oleh Malau (2009) yang meneliti tentang papan partikel dari ampas tebu dengan perekat urea formaldehyde (UF). Diketahui bahwa semakin tinggi kadar perekat maka semakin tinggi nilai MOR yang dihasilkan. Hal ini karena perekat yang lebih banyak mampu menghasilkan ikatan atau perekatan antar partikel sehingga kekuatan papan partikel yang dihasilkan menjadi lebih baik. V-3

4 Namun, hasil penelitian ini berbeda dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Dhanarjaya (2010). Ketika ampas tebu digunakan sebagai komposit dengan persentase perekat 10% dan 15%, komposit dengan persentase perekat 10% mempunyai nilai MOR yang lebih besar dibandingkan dengan komposit dengan persentase perekat 15% Pengaruh Faktor Penekanan Terhadap Nilai MOR Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa faktor penekanan berpengaruh terhadap nilai MOR. Setelah dilakukan uji Tukey dengan signifikansi 0,05 diketahui bahwa perlakuan c1 dan c2 berbeda secara signifikan. Besarnya rata-rata nilai MOR spesimen dengan faktor penekanan terdapat pada Gambar 5.3 berikut ini. Nilai MOR Berdasarkan Penekanan 6,000 5,462 Nilai MOR (N/mm2) 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 3,042 3:2 2:1 Faktor Penekanan Gambar 5.3. Grafik nilai MOR berdasarkan faktor penekanan Dari Gambar 5.3 diketahui rata-rata nilai MOR spesimen dengan penekanan 3:2 dan 2:1 berturut turut adalah 3,042 dan 5,462 N/mm 2. Dengan hasil tersebut dapat diketahui bahwa semakin besar penekanannya, atau dengan kata lain semakin tinggi kerapatannya, maka nilai MOR juga semakin meningkat. Hal ini dikarenakan porus atau pori-pori pada spesimen dengan penekanan 2:1 lebih kecil dan lebih rapat dibandingkan dengan spesimen dengan penekanan 3:2. V-4

5 5.1.5 Interaksi Faktor Ukuran Partikel dan Persentase Perekat Terhadap Nilai MOR Selain faktor ukuran partikel, persentase perekat, dan penekanan tersebut yang diuji, diuji pula apakah ada interaksi yang terjadi antar faktor-faktor tersebut. Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa interaksi faktor ukuran partikel dan persentase perekat berpengaruh terhadap nilai MOR. Interaksi antara faktor ukuran partikel dan persentase perekat dapat dilihat pada Gambar 5.4 berikut. Nilai MOR (N/mm2) 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000 Nilai MOR Berdasarkan Ukuran Partikel dan Persentase Perekat 5% 10% 15% Persentase Perekat 20 mesh 30 mesh 40 mesh Gambar 5.4. Grafik nilai MOR berdasarkan interaksi faktor ukuran partikel dan persentase perekat Berdasarkan Gambar 5.4 terlihat bahwa ketiga garis tidak dalam kondisi sejajar atau linier. Tetapi dapat dilihat secara umum bahwa garis untuk ukuran partikel 20 mesh dan 40 mesh mempunyai puncak nilai MOR tertinggi pada persentase perekat 15%. Hal ini sesuai dengan uji ANOVA pada tabel 4.7 dan uji Tukey yang telah dilakukan. Berbeda dengan garis untuk ukuran partikel 30 mesh, terjadi penurunan di persentase perekat 15%. Tetapi hal ini tidak mengubah hasil pengujian ANOVA dan uji Tukey yang menyatakan bahwa persentase perekat 15% dan ukuran partikel 20 mesh merupakan faktor yang terbaik dalam penelitian ini. Menurut Hicks (1993) jika perubahan dalam satu faktor menghasilkan perubahan variabel respon suatu level dengan level lainnya pada faktor lain, maka dapat disimpulkan terjadi interaksi antara kedua faktor tersebut. V-5

6 5.1.6 Interaksi Faktor Ukuran Partikel dan Penekanan Terhadap Nilai MOR Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa interaksi faktor ukuran partikel dan penekanan berpengaruh terhadap nilai MOR. Interaksi antara faktor ukuran partikel dan penekanan dapat dilihat pada Gambar 5.5 berikut. 7,000 Nilai MOR Berdasarkan Ukuran Partikel dan Penekanan Nilai MOR (N/mm2) 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1, mesh 30 mesh 40 mesh 0,000 3:2 2:1 Faktor Penekanan Gambar 5.5. Grafik nilai MOR berdasarkan interaksi faktor ukuran partikel dan penekanan Berdasarkan Gambar 5.5 terlihat bahwa ketiga garis tidak dalam kondisi sejajar atau linier. Tetapi dapat dilihat secara umum bahwa garis untuk ukuran partikel 20 mesh, 30 mesh, dan 40 mesh mempunyai puncak nilai MOR tertinggi pada penekanan 2:1. Hal ini sesuai dengan uji ANOVA pada tabel 4.7 dan uji Tukey yang telah dilakukan. Dapat dikatakan bahwa terjadi interaksi antara faktor ukuran partikel dan penekanan Interaksi Faktor Ukuran Partikel, Persentase Perekat, dan Penekanan Terhadap Nilai MOR Hasil uji ANOVA pada Tabel 4.7 menunjukkan bahwa interaksi faktor ukuran partikel, persentase perekat, dan penekanan berpengaruh terhadap nilai MOR. Interaksi antara faktor ukuran partikel, persentase perekat, dan penekanan dapat dilihat pada Gambar 5.6 berikut. V-6

7 Nilai MOR Berdasarkan Ukuran Partikel, Persentase Perekat, dan Penekanan Nilai MOR (N/mm2) 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0, mesh 30 mesh 40 mesh Gambar 5.6. Grafik nilai MOR berdasarkan interaksi faktor ukuran partikel, persentase perekat, dan penekanan Pada Gambar 5.6 terlihat bahwa pola kenaikan dan penurunan grafik tidak seragam. Hal tersebut membuktikan bahwa terjadi interaksi antara ketiga faktor tersebut. Kombinasi faktor yang optimal yaitu ukuran partikel 20 mesh, persentase perekat 15%, dan penekanan 2:1. Hasil ini sesuai dengan uji Tukey yang diketahui bahwa kombinasi tersebut merupakan kombinasi yang terbaik dan berbeda secara signifikan dengan kombinasi faktor lain Analisis Nilai Modulus of Elasicity (MOE) Modulus of Elasticity (MOE) merupakan ukuran ketahanan terhadap pembengkokan. MOE ini berhubungan dengan kekuatan papan partikel. Semakin besar ketahanannya terhadap perubahan bentuk, semakin tinggi MOE papan. MOE akan meningkat dengan bertambahnya panjang dan lebar serat (Sutigno, 1994). Nilai MOE yang dihitung yaitu spesimen dengan nilai MOR terkecil yang masih memenuhi standar. Spesimen dengan kombinasi faktor 30 mesh, persentase perekat 10%, dan penekanan 3:2 mempunyai nilai MOE sebesar 689,45 N/mm 2. Nilai tersebut telah memenuhi standar ANSI A yang mensyaratkan minimal 550 N/mm 2. Maloney (1993) menyatakan bahwa nilai MOE dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat perekat dan panjang serat. Semakin tinggi nilai MOR, nilai MOE juga semakin meningkat, V-7

8 sehingga dapat disimpulkan bahwa semua spesimen yang memenuhi standar nilai MOR juga memenuhi standar nilai MOE. 5.2 ANALISIS KARAKTERISTIK FISIK Analisis karakteristik fisik meliputi analisis mengenai perhitungan nilai kerapatan (density) berdasarkan standar ANSI A dan permukaan patah uji ketahanan lentur Analisis Kerapatan (Density) Nilai kerapatan hasil penelitian ini berkisar antara 0,750 0,844 gram/ml dengan rata-rata 0,803 ± 0,053 gram/ml. Nilai kerapatan hasil penelitian sudah mencapai sasaran yang diharapkan yaitu sebesar 0,8 gram/ml. Kerapatan akhir papan partikel dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti jenis kayu (kerapatan kayu), besarnya tekanan kempa, jumlah partikel kayu dalam lapik, kadar perekat serta bahan tambahan lainnya (Kelley, 1997 dalam Sidabutar, 2000). Nilai kerapatan papan partikel yang dihasilkan dalam penelitian ini telah memenuhi standar yang dipersyaratkan dalam ANSI A Analisis Permukaan Patah Uji Ketahanan Lentur Pengamatan permukaan patahan uji ketahanan lentur komposit dilakukan melalui pengamatan visual dengan cara foto makro. Hasil pengamatan struktur makro terhadap permukaan patahan spesimen yang dibandingkan dapat dilihat pada Gambar 5.7. V-8

9 a b titik patahan titik patahan c d titik patahan titik patahan e f titik patahan titik patahan Gambar 5.7. Pengamatan struktur makro terhadap permukaan patahan spesimen (a) 20 mesh, 15%, 2:1 ; (b) 30 mesh, 15%, 2:1 ; (c) 40 mesh, 15%, 2:1 ; (d) 20 mesh, 10%, 2:1 ; (e) 20 mesh, 5%, 2:1 ; (f) 20 mesh, 15%, 3:2 Berdasarkan hasil pengamatan di atas terlihat perbedaan ukuran partikel serat pada masing-masing spesimen. Kemudian dapat dijelaskan bahwa penambahan persentase perekat membuat ikatan antar partikel pada komposit semakin bertambah. Selain itu, perbedaan penekanan pada Gambar 5.7(f) juga memperlihatkan bahwa kepadatannya lebih rendah jika dibandingkan dengan spesimen lain sehingga terlihat pori-pori yang lebih banyak. Jenis patahan pada spesimen yang mempunyai persentase perekat lebih banyak termasuk patahan yang disebut fiber break yang ditandai dengan patahnya serat pada permukaan patahan. Berbeda dengan jenis patahan pada Gambar 5.7(e), dengan persentase perekat 5% membuat jenis patahan yang disebut fiber pull out yang ditandai dengan lepasnya serat ke salah satu commit sisi patahan. to user V-9

10 5.3 ANALISIS WOODWORKING Analisis woodworking dilakukan untuk mengetahui kelayakan komposit ampas tebu dalam pemanfaatannya sebagai produk papan partikel. Pengerjaan kayu dilakukan terhadap prototype papan partikel yang telah dibuat, meliputi penggergajian, pengamplasan, pengeboran, dan penyekrupan. Prototype papan partikel berukuran 20 cm x 20 cm x 1,2 cm digergaji untuk melihat hasil gergajian yang dapat dilihat pada Gambar 5.8(a). Pada gambar terlihat bahwa hasil gergajian cukup rata, namun pada bagian ujung arah gergaji terdapat serat yang tidak terpotong. Papan partikel yang sudah digergaji kemudian diamplas untuk meratakan bagian ujung-ujungnya. Perlakuan terhadap papan partikel selanjutnya yaitu pengeboran dengan menggunakan mesin bor tangan. Pahat yang digunakan untuk pengeboran berukuran diameter 4 mm. Hasil pengeboran dapat dilihat pada Gambar 5.8(b). Pada gambar terlihat bahwa serat ampas tebu juga tidak terpotong pada bagian bawah arah pengeboran. Setelah dilubangi dengan bor, dilakukan pengujian kuat pegang sekrup terhadap permukaan papan partikel. Cara pengujian kuat pegang sekrup dilakukan dengan memasukkan sekrup ke dalam contoh uji berukuran 5 cm x 5 cm x 1,2 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter 5 mm dan panjang 40 mm. Nilai kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai dalam newton. Hasil penyekrupan dapat dilihat pada Gambar 5.8(c). Nilai kuat pegang sekrup maksimal papan partikel pada saat pengujian mencapai 245,4 N. Nilai tersebut belum memenuhi standar ANSI A yang mensyaratkan minimal 400 N. Namun, pada saat dilakukan perakitan potongan-potongan papan partikel terlihat kuat yang ditunjukkan oleh Gambar 5.8(d). V-10

11 (a) (b) (c) Gambar 5.8. Hasil perlakuan woodworking (a) penggergajian; (b) pengeboran; (c) penyekrupan; (d) perakitan (d) 5.4 ANALISIS BIAYA Perhitungan biaya dilakukan untuk menghitung besarnya biaya pembuatan produk papan partikel. Biaya yang dihitung meliputi biaya bahan baku untuk proses produksi. Karena ampas tebu merupakan limbah yang tidak terpakai, maka biayanya ditentukan menggunakan biaya transportasi untuk mengangkut ampas tebu ke tempat produksi. Perhitungan biaya didasarkan pada spesifikasi produk papan partikel yang beredar di pasaran untuk membandingkannya dengan produk papan partikel berbahan ampas tebu pada penelitian ini. Biaya bahan baku untuk masing-masing kombinasi yang memenuhi syarat nilai MOR dapat dilihat pada Tabel Biaya bahan baku yang paling tinggi yaitu sebesar Rp ,51 pada kombinasi a1b3c2, a2b3c2, dan a3b3c2. Hal ini dikarenakan penggunaan PVAc sebesar 15% dengan perbandingan penekanan 2:1. PVAc merupakan bahan baku commit yang to mempunyai user harga per kg tertinggi jika V-11

12 dibandingkan dengan bahan baku lain yaitu Rp 9.000,00 sehingga persentase penggunaannya paling berpengaruh terhadap total biaya bahan baku. Namun, untuk biaya yang lebih ekonomis, kombinasi yang dapat dipilih yaitu a1b1c2, a2b1c2, atau a3b1c2 dengan persentase PVAc sebesar 5% dan perbandingan penekanan 2:1. Kombinasi tersebut mempunyai biaya bahan baku yang paling rendah yaitu sebesar Rp ,50. V-12