Pengujian Panel Akustik Papan Partikel Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria)

Testing the Acoustic Panel Made from Sengon
Wood (Paraserianthes falcataria) Particle Board
By
1)
2)
Elang Sandhi Kusuma, Dr. Lina Karlinasari, S.Hut., M.ScF

DHH

INTRODUCTION : Human activities cause the increasing of environmental
noise. To reduce noise, acoustic panel can be used as panel absorber and
insulation sound board. Sengon wood is fast growing species which is easy to find
in community forest. The research objective was to know the acoustical properties
of sound absorption and sound transmission loss and also the physical and
mechanical properties of particle board.
MATERIALS AND METHODS : There were three particle sizes variation
(fine, medium and wool) and two particle board density (0.8 g/cm3 and 0.5 g/cm3)
used in this study. The adhesive used was diphenylmethane dissocyanate (MDI)
and the thickness of board was 1 cm. Particle board testing refered to the standard
JIS A 5908 (2003).
RESULTS : The acoustical properties test showed that the average value of
coefficient of sound absorption at low (100 – 400) Hz, medium (400 – 1000) Hz
and high (1000 – 4000) Hz frequency were 0,3, 0,19 and 0,38. Meanwhile the
average value of sound transmission loss (STL) at low, medium and high
frequency were 14,2 dB, 19,3 dB dan 24 dB. The physical and mechanical
properties test showed that the water content, modulus of rupture, internal bond
and screw holding power value meet with the standard JIS A 5908 type 8 (2003).
CONCLUSION : At high frequency, the value of coefficient of sound absorption
with density 0.5 g/cm3 was higher than 0.8 g/cm3. At medium frequency, all
acoustic panels had a low value of coefficient of sound absorption. The value of
STL with density 0.8 g/cm3 was higher than 0.5 g/cm3. Particle of wool had the
lowest value of STL. Particle of sengon wood can be used as an alternative for
acoustic panel.

Keywords : particle board, sengon wood, fine particle, medium particle, wool
particle, coefficient of sound absorption, sound transmission loss.

1

BAB I
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Peningkatan kebisingan lingkungan saat ini banyak disebabkan oleh
aktivitas manusia sehari-hari. Jika seseorang menerima kebisingan secara terusmenerus, bisa saja orang tersebut menjadi stress, cepat marah, dan tidak menutup
kemungkinan dapat mempengaruhi pendengaran. Hal ini tentu saja dapat
mempengaruhi pekerjaan, dan kehidupan sosialnya.
Untuk mengurangi kebisingan, dapat digunakan bahan yang berfungsi
untuk menyerap suara dan insulasi suara sehingga kualitas suara yang terdengar
dapat lebih terkontrol. Kualitas dari bahan penyerap suara ditunjukkan dengan
nilai α (koefisien absorbsi suara). Koefisien absorbsi suara merupakan
perbandingan antara energi suara yang diserap oleh bahan terhadap energi suara
yang menuju permukaan bahan (Sarwono 2009). Semakin besar α, maka bahan
tersebut semakin baik digunakan sebagai peredam suara. Nilai α berkisar dari 0
sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya tidak ada bunyi yang diserap. Sedangkan jika α
bernilai 1, artinya 100% bunyi yang datang diserap oleh bahan (Lee dan Joo
2003). Insulasi suara merupakan kemampuan bahan dalam mereduksi suara, atau
dikenal sebagai rugi transmisi suara (sound transmission loss, STL). STL juga
dapat diartikan sebagai perbandingan antara suara yang ditransmisikan oleh suatu
bahan terhadap suara yang datang.
Saat ini pemanfaatan kayu cepat tumbuh meningkat pesat. Salah satu jenis kayu
yang banyak dikenal orang adalah kayu sengon. Kayu sengon dipilih sebagai
alternatif bahan baku panel akustik karena harganya murah, dan sudah banyak
terdapat di pasaran. Selain bentuk kayu solid, komposit kayu juga banyak
digunakan. Kelebihan komposit diantaranya dapat dibuat dari sisa-sisa eksploitasi
dan penggergajian kayu, pengerjaannya mudah, dan dimensi atau ukuran
papannya dapat diatur sesuai kebutuhan.

2

1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini yaitu untuk mengetahui sifat akustik absorbsi suara
dan rugi transmisi suara serta sifat fisis dan mekanis papan partikel sengon
berdasarkan variasi kerapatan papan dan ukuran partikel.
1.3 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi kualitas
papan partikel yang dibuat dari kayu sengon, serta dapat jadikan alternatif sebagai
bahan panel akustik.

3

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sengon (Paraseriathes falcataria)
Sengon merupakan kayu serba guna untuk konstruksi ringan, kerajinan
tangan, kotak cerutu, veneer, kayu lapis, korek api, pulp, dan sebagainya. Kayu
sengon termasuk kelas awet IV - V dan kelas kuat IV - V dengan berat jenis 0,33
(0,24 - 0,49). Kayunya lunak dan mempunyai nilai penyusutan dalam arah radial
dan tangensial berturut-turut 2,5 % dan 5,2 % (basah sampai kering tanur).
Kayunya mudah digergaji, tetapi tidak semudah kayu meranti merah dan dapat
dikeringkan dengan cepat tanpa cacat yang berarti. Cacat pengeringan yang lazim
misalnya kayunya melengkung (Martawijaya dkk. 1989).
2.2 Papan Partikel
Papan partikel adalah salah satu jenis produk panel yang terbuat dari
partikel-partikel kayu atau bahan-bahan berlignoselulosa lainnya, yang diikat
dengan perekat atau bahan perekat lain kemudian dikempa panas. Menurut
Bowyer dkk. (2003), papan partikel ialah produk panel yang dihasilkan dengan
memanfaatkan partikel-partikel kayu dan sekaligus mengikatnya dengan suatu
perekat.
Proses pembuatan papan partikel secara umum meliputi pembuatan
partikel, pengklasifikasian partikel, penyimpanan, pengeringan, pencampuran
partikel dan perekat, pembentukan papan, pengempaan, pengkondisian dan
pengampelasan (Tsoumis 1991).
Sutigno (2004) menyebutkan bahwa faktor-faktor yang mempengaruhi
mutu papan partikel adalah :
1. Berat jenis kayu
Compaction ratio adalah perbandingan antara kerapatan atau berat jenis
papan artikel dengan berat jenis kayu. Nilai compaction ratio harus lebih besar
dari satu, yaitu sekitar 1,3 agar mutu papan partikelnya baik. Pada keadaan
tersebut proses pengempaan berjalan optimal sehingga kontak antar partikel baik.

4

2. Zat ekstraktif kayu
Kayu yang berminyak akan menghasilkan papan partikel yang kurang baik
dibandingkan dengan papan partikel dari kayu yang tidak berminyak. Zat
ekstraktif semacam itu akan mengganggu proses perekatan.
3. Ukuran partikel
Papan partikel yang dibuat dari tatal akan lebih baik daripada yang dibuat
dari serbuk karena ukuran tatal lebih besar daripada serbuk. Karena itu papan
partikel struktural dibuat dari partikel yang relatif panjang dan relatif lebar.
4. Kulit kayu
Makin banyak kulit kayu dalam partikel kayu sifat papan partikelnya
makin kurang baik karena kulit kayu akan mengganggu proses perekatan antar
partikel. Banyaknya kulit kayu maksimum 10%.
5. Perekat
Jenis perekat yang dipakai akan mempengaruhi sifat papan partikel.
Penggunaan perekat eksterior akan menghasilkan papan partikel eksterior
sedangkan pemakaian perekat interior akan menghasilkan papan partikel interior.
Walaupun demikian, masih mungkin terjadi penyimpangan, misalnya karena ada
perbedaan dalam komposisi perekat dan terdapat banyak sifat papan partikel.
Sebagai contoh, penggunaan perekat formaldehida yang kadar formaldehidanya
tinggi akan menghasilkan papan partikel yang keteguhan lentur dan keteguhan
rekat internalnya lebih baik tetapi emisi formaldehidanya lebih jelek.
Penentuan produk papan partikel dapat dilihat dari beberapa standar yang
ada. Salah satu standar yang banyak digunakan untuk ekspor produk papan
partikel Indonesia adalah standar Jepang. Tabel 1 Menyajikan sifat fisis dan
mekanis berdasarkan standar Jepang JIS A 5908 tipe 8 tahun 2003 untuk papan
partikel.

5

Tabel 1. Standar JIS A 5908 tipe 8 tahun 2003 untuk papan partikel
No

Parameter sifat fisis dan mekanis

Nilai yang disyaratkan

1

Kerapatan (g/cm3)

0,4 – 0,9

2

Kadar air (%)

5 - 13

3

Pengembangan tebal (%)

(max) 12

4

MOR (kg/cm2)

(min) 80

5

MOE (kg/cm2)

(min) 20.000

6

Internal bond (kg/cm2)

(min) 1,5

7

Kuat pegang sekrup (kg)

(min) 30

2.3 Perekat
Perekat (adhesive) adalah suatu substansi yang dapat menyatukan dua
buah benda atau lebih melalui ikatan permukaan. Dilihat dari reaksi perekat
terhadap panas, maka perekat dapat dibedakan atas perekat thermosetting dan
perekat thermoplastic. Perekat thermosetting merupakan perekat yang dapat
mengeras bila terkena panas atau reaksi kimia dengan bantuan katalisator atau
hardener dan bersifat irreversible. Perekat jenis ini jika sudah mengeras tidak
dapat lagi menjadi lunak. Contoh perekat yang termasuk jenis ini adalah phenol
formaldehida, urea formaldehida, melamine formaldehida, isocyanate, resorsinol
formaldehida. Perekat thermoplastic adalah perekat yang dapat melunak jika
terkena panas dan mengeras kembali apabila suhunya telah rendah. Contoh
perekat yang termasuk jenis ini adalah polyvynil adhesive, cellulose adhesive, dan
acrylic resin adhesive (Pizzi 1983).
Perekat yang digunakan dalam penelitian ini adalah perekat isosianat.
Isosianat adalah perekat yang memiliki kekuatan yang lebih tinggi daripada
perekat lainnya. Isosianat bereaksi dengan kayu yang menghasilkan ikatan kimia
yang kuat sekali (chemical bonding). Isosianat juga memiliki gugus kimia yang
sangat reaktif, yaitu R-N=C=O. Keunikan perekat isosianat adalah dapat
digunakan pada variasi suhu yang luas, tahan air, panas, cepat kering, pH netral
dan kedap terhadap solvent (pelarut organik). Perekat ini juga memiliki daya guna
yang luas untuk merekatkan berbagai macam kayu ke kayu (Anonim 2001).

6

2.4 Sifat Akustik Kayu
Menurut Tsoumis (1991), sifat akustik kayu berhubungan dengan produksi
bunyi yang diakibatkan oleh benturan langsung, dan bunyi yang dihasilkan oleh
sumber lain yang dipancarkan melalui udara dan mempengaruhi kayu dalam
bentuk gelombang bunyi. Sedangkan menurut Bucur (2006), sifat akustik kayu
berhubungan langsung dengan segala aspek yang berkaitan dengan suara dari
dinding suara yang diproduksi oleh pohon dan hutan, penggunaan kayu sebagai
panel akustik, karakteristik emisi akustik dari jenis kayu yang berbeda, pengaruh
pertumbuhan, kelembaban, modulus elastisitas pada kayu, dan kandungan bahan
kimia pada kayu yang mempengaruhi sifat akustik.
2.4.1 Gelombang Bunyi
Gelombang bunyi terdiri dari molekul-molekul udara yang bergetar majumundur. Tiap saat, molekul-molekul itu berdesakan di beberapa tempat, sehingga
menghasilkan wilayah tekanan tinggi, tapi di tempat lain merenggang, sehingga
menghasilkan wilayah tekanan rendah. Gelombang bertekanan tinggi dan rendah
secara bergantian bergerak di udara, menyebar dari sumber bunyi. Gelombang
bunyi ini menghantarkan bunyi ke telinga manusia, gelombang bunyi adalah
gelombang longitudinal (Wirajaya 2007).
Manusia mendengar bunyi saat gelombang bunyi di udara atau medium
lain sampai ke gendang telinga manusia. Frekuensi adalah banyaknya gelombang
dalam 1 detik, batas frekuensi bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia
adalah dari 20 Hz sampai 20 kHz yang disebut gelombang sonik. Suara di atas 20
kHz disebut ultra sonik dan di bawah 20 Hz disebut infra sonik. Gelombang sonik
ini sering disebut sebagai gelombang suara atau bunyi (Wirajaya 2007).
2.4.2 Koefisien Absorbsi Suara
Setiap

permukaan

yang

didatangi

oleh

gelombang

suara

akan

memantulkan, menyerap dan meneruskan energi suara yang datang. Perbedaan
besarnya porsi energi suara yang dipantulkan dan yang diserap terhadap energi
suara yang datang akan menentukan sifat material tersebut. Apabila porsi yang
dipantulkan lebih banyak daripada yang diserap, maka material akan disebut
sebagai pemantul (reflektor), dan sebaliknya apabila porsi yang diserap lebih

7

banyak, maka material itu akan disebut sebagai material penyerap suara. Porsi
energi inilah yang kemudian digunakan sebagai cara untuk menyatakan koefisien
serap (Sarwono 2009).
2.4.3 Peredam Berpori
Peredam berpori umum termasuk karpet, gorden, selulosa semprot, plester
soda, mineral wool berserat dan serat kaca. Secara umum, semua bahan-bahan
tersebut memungkinkan udara mengalir ke dalam struktur selular dimana energi
suara diubah menjadi panas. Peredam berpori adalah bahan yang paling umum
digunakan menyerap suara. Ketebalan memiliki peran penting dalam penyerapan
suara dengan bahan berpori. Kain diterapkan langsung ke substrat, kertas besar
seperti papan plester atau gypsum tidak membuat peredam suara yang efisien
karena lapisannya sangat tipis serat (Schwind 1997).
2.4.4 Rugi Transmisi Suara dan Kelas Transmisi Suara
Rugi transmisi suara (sound transmission loss, STL) dan kelas transmisi
suara (sound tansmission class, STC) adalah dua parameter yang digunakan
dalam bidang akustik untuk mengetahui seberapa kuat sebuah dinding untuk
mereduksi suara yang merambat melalui udara.

Gambar 1. Ilustrasi Transmission Loss
(Sumber: Galeri Proyek Informal dan Formal Akustik, dalam Sumoro 2007)

8

Gambar 1 menunjukkan adanya sumber suara yang datang sebesar 100 dB,
namun yang terdengar di ruangan sebelah hanya 55 dB. Kondisi ini menunjukkan
bahwa dinding tersebut mempunyai STC = 100 - 55 = 45dB (Sumoro 2007).

9

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan dari bulan Juni sampai dengan bulan Oktober
2010. Tempat yang dipergunakan untuk penelitian adalah sebagai berikut : untuk
pembuatan wol dilakukan di Laboratorium Produk Majemuk serta Laboratorium
Penggergajian dan Pengerjaan, Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan,
Departemen Kehutanan, Bogor, sedangkan untuk pembuatan contoh uji dilakukan
di Laboratorium Bagian Bio Komposit, Departemen Hasil Hutan, Fakultas
Kehutanan IPB.
Pengujian dilakukan di empat tempat berbeda. Untuk pengujian sifat fisis
dan pemotongan contoh uji dilakukan di Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu,
Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB, untuk pengujian sifat mekanis
dilakukan di Laboratorium Rekayasa dan Desain Bangun Kayu, Departemen Hasil
Hutan, Fakultas Kehutanan IPB, sedangkan untuk pengujian rugi transmisi suara
dilakukan di Laboratorium Fisika Bangunan dan Akustik, Kelompok Keahlian
Teknik Fisika, Fakultas Teknik Industri, Institut Teknologi Bandung, dan untuk
pengujian koefisien absorbsi suara dilakukan di Puslitbang Permukiman, Cileunyi,
Bandung.
3.2 Alat dan Bahan
Alat yang digunakan untuk penelitian ini berupa alat tulis dan hitung,
baskom plastik, sarung tangan, masker, kantong plastik, kertas teflon, kaliper,
oven, besi cetakan berukuran 35 cm x 35 cm, rotary blender, spray gun,
timbangan elektrik, mesin kempa panas, mesin pembuat wol, band saw, tabung
impedansi, sound detector, dan alat uji sifat mekanis yaitu Universal Testing
Machine merk Instron.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah partikel kayu sengon
dengan ukuran halus, sedang dan wol. Perekat yang digunakan adalah
diphenylmethane dissocyanate (MDI) dengan kadar perekat 12% dari berat kering
tanur partikel kayu dan solid content perekat sebesar 98%.

10

3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Persiapan Bahan
Jenis bahan baku yang digunakan adalah tiga ukuran partikel sengon yaitu
partikel halus, sedang dan wol (Gambar 2). Untuk pertikel halus dan sedang,
balok kayu sengon terlebih dahulu dipotong kecil-kecil agar dapat digiling
menggunakan alat disk flaker untuk dijadikan flake terlebih dahulu. Kemudian
flake tersebut diproses menggunakan hammer mill untuk memperoleh partikel
dengan ukuran tebal 0,5 -1 mm, lebar 1-2 mm, dan panjang ±1 cm yang disebut
dengan partikel sedang. Sebagian dari partikel sedang dihancurkan kembali
dengan hammer mill untuk memperoleh partikel dengan ukuran 10 mesh yang
disebut dengan partikel halus.
Wol kayu diperoleh dengan cara menggergaji balok kayu hingga
berukuran (40 x 12 x 6) cm, dan dijadikan wol menggunakan mesin pembuat wol
(Takekawa Iron Works) sehingga mendapatkan wol dengan ukuran tebal 0,3 mm,
lebar 4 mm dan panjang 5 cm.

(a)

(b)

(c)

Gambar 2. Partikel sengon dalam berbagai ukuran (a) halus, (b) sedang
dan (c) wol.
3.3.2 Pembuatan Papan
Kerapatan target papan partikel yang akan dibuat adalah 0,8 g/cm3 dan 0,5
g/cm3. Pencampuran bahan antara partikel dengan perekat menggunakan rotary
blender dan spray gun. Partikel dimasukkan ke dalam rotary blender sedangkan
perekat dimasukkan kedalam spray gun. Selanjutnya saat mesin rotary blender
berputar, perekat disemprotkan kedalamnya sehingga perekat bercampur rata
dengan partikel. Selanjutnya adonan tersebut dimasukkan ke dalam pencetak
lembaran yang berukuran (35 x 35 x 1) cm untuk kemudian dikempa dengan

11

menggunakan kempa panas (Gambar 3). Waktu pengempaan sekitar 10 menit
dengan suhu kempa 1200C dan tekanan kempa 25 kgf/cm2. Setelah pengempaan
selesai, panel yang dihasilkan dibiarkan selama 30 menit agar lembaran panel
mengeras.

Gambar 3. Pengempaan panas
3.3.3 Pembuatan Contoh uji
Papan yang telah selesai dibuat kemudian dipotong-potong berdasarkan
pengujian yang akan dilakukan. Gambar 4 menyajikan ukuran contoh uji sifat fisis
dan mekanis yang mengacu pada standar JIS A 5908 (2003).
35 cm

a

b

g

d

a
c

f

35 cm

e

Gambar 4. Pola pemotongan contoh uji papan partikel

12

Keterangan : a = Contoh uji MOE dan MOR, berbentuk persegi panjang dengan
ukuran 5 cm x 20 cm,
b = Contoh uji kerapatan dan kadar air, berbentuk persegi empat
dengan ukuran 10 cm x 10 cm,
c = Contoh uji koefisien absorbsi suara, berbentuk lingkaran
dengan diameter 10 cm dan 5 cm,
d = Contoh uji keteguhan rekat internal, berbentuk persegi empat
dengan ukuran 5 cm x 5 cm,
e = Contoh uji daya serap air dan pengembangan tebal, berbentuk
persegi empat dengan ukuran 5 cm x 5 cm,
f = Contoh uji kuat pegang sekrup, berbentuk persegi panjang
dengan ukuran 5 cm x 10 cm.
Masing-masing pengujian dilakukan dengan tiga kali ulangan.
3.4 Pengujian Papan Partikel
3.4.1 Pengujian Sifat Akustik
a. Pengukuran Koefisien Absorpsi Suara
Koefisien absorbsi suara diukur menggunakan tabung impedansi. Tabung
impedansi adalah suatu tabung yang dirancang untuk mengukur parameter akustik
suatu bahan dengan ukuran meterial uji yang kecil sesuai dengan ukuran tabung
dan dengan arah datang suara pada arah normal permukaan bahan uji. Secara
sederhana tabung impedansi dapat dilihat pada Gambar 5.

(a)

(b)

(c)

Gambar 5. (a) Contoh uji, (b) Penempatan contoh uji dan (c) Tabung impedansi

13

Pengukuran koefisien absorbsi suara dilakukan berdasarkan JIS A 1405
(1963) dalam rentang frekuensi (100 – 4000) Hz dengan filter 1/3 oktaf. Contoh
uji yang digunakan berbentuk lingkaran berdiameter 10 cm untuk frekuensi 100
Hz – 1600 Hz dan diameter 5 cm untuk frekuensi 2000 Hz – 4000 Hz (Gambar 5).
Koefisien absorbsi suara ini dihitung dengan cara mengukur tekanan suara yang
datang pada permukaan bahan dan yang dipantulkan oleh permukaan bahan
tersebut.
b. Pengukuran Rugi Transmisi Suara dan Penentuan Kelas Transmisi
Suara
Pengukuran rugi transmisi suara (sound transmission loss, STL)
menggunakan contoh uji ukuran 70 cm x 70 cm yang dibuat dengan
menggabungkan empat lembar papan berukuran 35 cm x 35 cm dengan bantuan
perekat PVAc merk Fox yang dicampur dengan diphenylmethane dissocyanate
(MDI) sebagai hardener dengan rasio 15 : 1. Pengujian ini dilakukan di ruang
dengung mini Laboratorium Fisika Bangunan dan Akustik – Teknik Fisika ITB
dalam rentang frekuensi (125 – 4000) Hz dengan filter 1/3 oktaf (Gambar 6 dan
7). Selanjutnya, penentuan nilai kelas transmisi suara (sound transmission class
(STC) dilihat berdasarkan histogram hasil pengukuran STL yang dibandingkan
dengan kurva-kurva STC standar, kemudian dicari kurva STC yang terdekat.
Penentuan STC standar mengacu pada ASTM E 413 (2004).

Gambar 6. Skema pengujian sound transmision loss (Sumber : FTI ITB 2009)

14

(a)

(b)

Gambar 7. (a) Penempelan panel dan (b) Ruang suara
3.4.2 Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis
a. Pengujian Kerapatan
Contoh uji (10 cm x 10 cm) ditimbang beratnya (m). Setelah itu, diukur
dimensi panjang, lebar dan tebal untuk menghitung volume contoh uji (V). Nilai
kerapatan papan partikel dihitung dengan menggunakan rumus:

Dimana:
= Kerapatan (gram/cm3)
m

= Berat awal contoh uji (gram)

V

= Volume contoh uji (cm3)

b. Pengujian Kadar Air
Contoh uji (10 cm x 10 cm) dalam keadaan kering udara ditimbang
bobotnya (BKU). Setelah ditimbang, kemudian dikeringkan dalam oven dengan
suhu 103±20C selama 24 jam. Setelah 24 jam contoh uji diangkat kemudian
didinginkan dalam desikator lalu ditimbang dan dicatat beratnya, kemudian
dimasukkan ke dalam oven lagi dengan suhu 103±20C selama 24 jam. Setelah 24
jam contoh uji diangkat kemudian didinginkan dalam desikator lalu ditimbang
lagi, selisih beratnya kurang dari 1 % maka beratnya sudah konstan, dan hasil
penimbangan terakhir digunakan untuk penghitungan kadar air (BKO). Nilai
kadar air papan dihitung dengan rumus:

15

Dimana :
KA

= Kadar air (%)

BKU = Berat contoh uji kering udara (gram)
BKO = Berat kering oven (gram)
c. Pengujian Daya Serap Air
Contoh uji (5 cm x 5 cm) dalam keadaan kering udara ditimbang beratnya
(B1). Setelah itu, contoh uji direndam dalam air pada suhu kamar selama 2 jam
dan 24 jam. Setelah 2 jam dan 24 jam, contoh uji diambil dari tempat perendaman
kemudian ditiriskan hingga tidak ada lagi air yang keluar dari contoh uji, lalu
timbang beratnya (B2). Besarnya daya serap air papan dihitung dengan rumus:

Dimana :
DSA = Daya serap air (%)
B1

= Berat contoh uji sebelum perendaman (gram)

B2

= Berat contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (gram)

d. Pengujian Pengembangan Tebal
Contoh uji (5 cm x 5 cm) dalam keadaan kering udara diukur tebalnya
(T1). Setelah itu, contoh uji direndam dalam air pada suhu kamar selama 2 jam
dan 24 jam. Setetah 2 jam dan 24 jam, contoh uji diambil dari tempat perendaman
kemudian ditiriskan hingga tidak ada lagi air yang keluar dari contoh uji,
kemudian diukur tebalnya (T2). Nilai pengembangan tebal dihitung dengan
rumus:

Dimana :
PT = Pengembangan tebal atau linear (%)
T1 = Tebal contoh uji sebelum perendaman (mm)
T2 = Tebal contoh uji setelah perendaman 2 jam / 24 jam (mm)

16

e. Pengujian Modulus of Elasticity (MOE) dan Modulus of Rupture (MOR)
Contoh uji (5 x 20 x 1 cm) dalam keadaan kering udara diukur lebar (b)
dan tebalnya (h). Kemudian contoh uji diletakkan pada alat penumpu dengan arah
tegak lurus pada sumbu penumpu (Gambar 8). Panjang bentang (L) yang
digunakan adalah 15 kali tebal nominal, tetapi tidak kurang dari 7,5 cm.
Pembebanan dilakukan tegak lurus di tengah bentang. Pada saat pembebanan
dicatat besarnya defleksi (Y) yang terjadi setiap selang beban tertentu (P). Beban
tekan diberikan sampai contoh uji patah.
Pengujian MOE dan MOR dilakukan dengan menggunakan mesin uji
universal (Universal Testing Machine) merek Instron. Besarnya nilai MOE dan
MOR dihitung dengan rumus:

Dimana :
MOE = Modulus elastisitas (kgf/cm2)
MOR = Modulus patah (kgf/cm2)
P

= Beban sebelum batas proporsi (kgf)

Pmax = Beban maksimum (kgf)
L

= Panjang bentang (cm)

Y

= Lenturan pada beban P (cm)

b

= Lebar contoh uji (cm)

h

= Tebal contoh uji (cm)

Gambar 8. Pengujian MOE & MOR

17

f. Pengujian Internal Bond (IB)
Contoh uji (5 x 5 x 1 cm) direkatkan pada dua buah blok kayu dengan
perekat epoxy (Gambar 9), dan biarkan mengering selama 24 jam agar proses
perekatannya sempurna. Kemudian blok kayu ditarik tegak lurus permukaan
contoh uji sampai diketahui nilai beban maksimum.
Pengujian keteguhan rekat dilakukan dengan menggunakan mesin uji
universal (Universal Testing Machine) merek Instron. Nilai keteguhan rekat
dihitung menggunakan rumus :

Dimana :
IB = Keteguhan rekat (kg/cm2)
P

= Beban maksimum (kg)

A

= Luas penampang (cm2)

Blok kayu
Contoh uji
Blok kayu

Gambar 9. Pengujian Internal Bond
g. Pengujian Kuat Pegang Sekrup (KPS)
Contoh uji berukuran 5 x 10 x 1 cm. Sekrup yang digunakan berdiameter
2,7 mm, panjang 16 mm lalu dimasukkan hingga mencapai kedalaman 8mm. Nilai
kuat pegang sekrup dinyatakan oleh besarnya beban maksimum yang dicapai
dalam kilogram (JIS A 5908-2003).
3.5 Rancangan Percobaan dan Analisis Data
Khusus untuk sifat fisis dan mekanis dilakukan analisis faktorial
Rancangan Acak Lengkap (RAL). Faktor yang diteliti meliputi faktor A adalah
target kerapatan papan yaitu: kerapatan 0,5 g/cm³ (a1) dan kerapatan 0,8 g/cm³
(a2). Faktor B adalah ukuran partikel yaitu: partikel halus (b1), partikel sedang (b2)

18

dan wol (b3). Masing-masing taraf dilakukan sebanyak tiga ulangan. Model
statistik linier dari rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut:
Yijk = µ + Ai + Bj + (AB)ij + ijkl
Keterangan:
Yijk

= Nilai pengamatan pada papan dengan target kerapatan-i, ukuran partikelj, dan ulangan ke-k

µ

= Nilai rata-rata pengamatan

Ai

= Pengaruh faktor target kerapatan papan pada taraf ke-i

Bj

= Pengaruh faktor ukuran partikel pada taraf ke-j

(AB)ij = Pengaruh interaksi faktor target kerapatan papan pada taraf ke-i dan
faktor ukuran partikel pada taraf ke-j
εijk

= Kesalahan percobaan pada faktor target kerapatan papan pada taraf ke-i,
faktor ukuran partikel pada taraf ke-j

i

= Target kerapatan papan yaitu: kerapatan 0,5 g/cm³ dan kerapatan 0,8
g/cm³

j

= Ukuran partikel yaitu: partikel halus, partikel sedang dan partikel wol

k

= Ulangan 1,2 dan 3
Selanjutnya dilakukan analisis keragaman dengan menggunakan uji F pada

Tabel ANOVA dengan tingkat kepercayaan 95% untuk mengetahui pengaruh
perlakuan yang diberikan. Uji lanjut dilakukan dengan menggunakan uji Duncan
Multiple Range Test (DMRT).

19

BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Sifat Akustik Papan Partikel Sengon
4.1.1 Koefisien Absorbsi suara
Apabila ada gelombang suara bersumber dari bahan lain mengenai bahan
kayu, maka sebagian dari energi akustiknya akan dipantulkan, diteruskan, dan
sebagian lagi akan diserap ke dalam massa kayu. Selanjutnya kayu bergetar dan
suara / bunyi diperkuat, atau terjadi penyerapan total atau sebagian saja (Tsoumis
1991). Koefisien absorbsi suara menggambarkan suatu fraksi dari sumber energi
suara agar material menyerap. Nilai koefisien absorbsi dalam frekuensi yang

Koefisien Absorbsi

berbeda dapat dilihat pada Gambar 10.
Halus 0,5 g/cm³

Sedang 0,5 g/cm³

Wol 0,5 g/cm³

Halus 0,8 g/cm³

Sedang 0,8 g/cm³

Wol 0,8 g/cm³

0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0

Frekuensi (Hz)
Gambar 10. Grafik koefisien absorbsi suara panel akustik papan partikel sengon.
Pada Gambar 10 dapat dilihat bahwa pada frekuensi rendah (100 – 400)
Hz, koefisien absorbsi untuk setiap panel akustik memiliki nilai yang hampir
sama. Pada frekuensi sedang (400 – 1000) Hz, hampir semua papan berada pada
nilai koefisien absorbsi yang rendah. Hal ini menjelaskan bahwa pada frekuensi
sedang, papan partikel lebih banyak merefleksikan suara. Untuk frekuensi tinggi
(1000 – 4000) Hz, panel akustik berkerapatan 0,5 g/cm³ memiliki nilai koefisien
absorbsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan panel akustik berkerapatan 0,8

20

g/cm³ pada semua ukuran partikel. Hal ini dikarenakan semakin rendah kerapatan
panel yang dimiliki, maka semakin banyak rongga-rongga yang terbentuk
sehingga kemampuan bahan dalam menyerap suara akan semakin baik
(Simatupang 2007).
4.1.2 Rugi Transmisi Suara (STL)
Rugi transmisi suara (sound transmission loss, STL) umumnya digunakan
sebagai alat suatu parameter kemampuan suatu bahan dalam mereduksi suara.
Nilai STL dalam frekuensi yang berbeda disajikan pada Gambar 11.
Halus 0,5 g/cm³

Sedang 0,5 g/cm³

Wol 0,5 g/cm³

Halus 0,8 g/cm³

Sedang 0,8 g/cm³

Wol 0,8 g/cm³

Rugi Transmisi Suara (dB)

35
30
25
20
15
10
5
0

Frekuensi (Hz)
Gambar 11. Grafik sound transmission loss (dB) panel akustik papan partikel
sengon.
Berdasarkan Gambar 11, pada frekuensi rendah (100 – 400) Hz, panel
akustik kerapatan 0,8 g/cm³ memiliki nilai STL yang lebih tinggi dibandingkan
dengan kerapatan 0,5 g/cm³. Pada frekuensi sedang (400 – 1000) Hz, nilai STL
untuk panel akustik 0,8 g/cm³ masih lebih tinggi daripada kerapatan 0,5 g/cm³.
Untuk frekuensi tinggi (1000 – 4000) Hz, papan partikel wol memiliki nilai STL
yang paling rendah baik pada kerapatan 0,5 g/cm³ maupun 0,8 g/cm³. Hal ini
dikarenakan ikatan partikel papan partikel halus dan sedang lebih kompak

21

dibandingkan papan wol. Pada frekuensi ini juga, panel akustik dengan kerapatan
0,8 g/cm³ memiliki nilai STL yang lebih tinggi dibandingkan panel akustik
dengan kerapatan 0,5 g/cm³. Hal ini berkaitan dengan kekompakan papan partikel
dimana semakin kompak suatu papan maka semakin tinggi nilai STLnya (Bucur
2006).
4.1.3 Kelas Transmisi Suara (STC)
Kelas transmisi suara (sound transmission class, STC) adalah kemampuan
rata – rata transmission loss suatu bahan dalam mereduksi suara dari berbagai
frekuensi. Untuk menentukan nilai Sound Transmission Class dari suatu bahan,
histogram hasil pengukuran TL dibandingkan dengan kurva-kurva STC standar,
kemudian dicari kurva STC yang terdekat. Kurva STC standar terdiri dari nilainilai TL referensi untuk setiap frekuensi (ASTM E 413 (2004)). Nilai STC dalam
frekuensi yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 3.
Halus 0,5 g/cm³

Sedang 0,5 g/cm³

Wol 0,5 g/cm³

Halus 0,8 g/cm³

Sedang 0,8 g/cm³

Wol 0,8 g/cm³

Kelas Transmisi Suara

30
25
20
15
10
5
0

Frekuensi (Hz)

Gambar 12. Grafik sound transmission class panel akustik papan partikel sengon.
Berdasarkan Gambar 12, dapat dilihat bahwa panel akustik kerapatan 0,8
g/cm³ memiliki nilai STC yang lebih tinggi dibandingkan dengan panel akustik
berkerapatan 0,5 g/cm³. Untuk panel akustik partikel wol 0,8 g/cm³, partikel wol
0,5 g/cm³, dan partikel sedang 0,5 g/cm³ berada pada nilai STC yang lebih rendah

22

dibandingkan panel akustik lainnya. Hal ini dikarenakan pada partikel wol dan
sedang 0,5 g/cm³ lebih banyak terdapat rongga udara sehingga menyebabkan
banyak suara yang lolos atau diteruskan melalui panel akustik tersebut. Semakin
tinggi nilai STC maka semakin baik bahan peredam suara tersebut.
4.2 Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Sengon
4.2.1 Kerapatan
Kerapatan merupakan ukuran kekompakan suatu partikel di dalam sebuah
lembaran. Nilainya sangat bergantung pada kerapatan kayu asal yang digunakan
dan besarnya tekanan kempa yang diberikan selama pembuatan lembaran
(Bowyer dkk. 2003). Gambar 13 menyajikan nilai kerapatan panel akustik papan

Kerapatan (gr/cm3)

partikel sengon pada kerapatan dan ukuran partikel yang berbeda.
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0

0,77

0,47

0,76

0,46

0,75 JIS A 5908
tipe 8 (2003)
0,4-0,9 g/cm³
0,45

Kerapatan 0,5 g/cm³
Kerapatan 0,8 g/cm³
Halus

Sedang
Ukuran Partikel

Wol

Gambar 13. Histogram kerapatan panel akustik papan partikel sengon
dibandingkan standar JIS A 5908 tipe 8 (2003).
Gambar 13 menjelaskan bahwa kerapatan target 0,8 g/cm³ memiliki nilai
kerapatan aktual antara 0,75 g/cm³ sampai 0,77 g/cm³. sedangkan untuk kerapatan
target 0,5 g/cm³, kerapatan aktualnya antara 0,45 g/cm³ sampai 0,47 g/cm³. Secara
keseluruhan nilai kerapatan panel akustik yang dihasilkan telah memenuhi standar
JIS A 5908 tipe 8 (2003) yang mensyaratkan bahwa kerapatan panel akustik
berkisar 0,4 g/cm³ sampai 0,9 g/cm³.

23

Tabel 2. Analisis ragam kerapatan panel akustik
Sumber
Keragaman
Kerapatan papan

DB

Kuadrat
Tengah
0.39902222

F-Hitung

Pr > F

1

Jumlah
Kuadrat
0.39902222

300.52

F

Kerapatan papan

DB Jumlah
Kuadrat
1
0.07735556

0.35

0.5638tn

Ukuran partikel

2

0.22973333

0.11486667

0.52

0.6055tn

Interaksi keduanya

2

0.15471111

0.07735556

0.35

0.710 tn

Keterangan : * = nyata,

tn = tidak nyata

Analisis ragam pada Tabel 3 menunjukkan bahwa interaksi faktor ukuran
partikel dan kerapatan papan tidak berpengaruh nyata terhadap kadar air panel
akustik.
4.2.3 Daya Serap Air (DSA)
Daya serap air adalah kemampuan suatu bahan dalam menyerap air. Panel
akustik komposit papan partikel mengandung bahan berlignoselulosa yang
mempunyai sifat finitas yang tinggi terhadap air. Sifat tersebut akan menyebabkan
papan mempunyai sifat mengembang dan menyusut sesuai dengan kandungan air
di dalam papannya (Bowyer dkk. 2003). Gambar 15 dan 16 menyajikan daya
serap panel untuk perendaman 2 dan 24 jam.

Daya Serap Air 2 jam (%)

25

80,0

70,0

70,0
60,0

57,1

50,0

56,9
44,9

42,0

44,1

40,0
Kerapatan 0,5 g/cm³
Kerapatan 0,8 g/cm³

30,0
20,0
10,0
0,0
Halus

Sedang

Wol

Ukuran Partikel
Gambar 15. Histogram daya serap air perendaman 2 jam (%) panel akustik papan
partikel sengon.
Berdasarkan Gambar 15, nilai rata-rata daya serap air (DSA) panel akustik
setelah perendaman 2 jam berkisar antara 42,0 % sampai 70,0%. Nilai daya serap
air tertinggi setelah perendaman 2 jam terdapat pada panel akustik dari partikel
sedang dengan kerapatan 0,5 g/cm³ sebesar 70,0 % dan nilai daya serap air
terendah terdapat pada panel akustik dari partikel halus dengan kerapatan 0,8

Daya Serap Air 24 jam (%)

g/cm³ sebesar 42,0 %.
120,0
100,0
80,0

105,2

108,9

85,4
62,0

61,3

68,1

60,0

Kerapatan 0,5 g/cm³

40,0

Kerapatan 0,8 g/cm³

20,0
0,0
Halus

Sedang

Wol

Ukuran Partikel
Gambar 16. Histogram daya serap air perendaman 24 jam (%) panel akustik
papan partikel sengon.

26

Dari Gambar 16 dapat dilihat nilai rata-rata daya serap air setelah
perendaman 24 jam berkisar antara 61,3% sampai 108,9%. Nilai daya serap air
tertinggi setelah perendaman 24 jam terdapat pada panel akustik dari partikel wol
dengan kerapatan 0,5 g/cm³ sebesar 108,9%, dan nilai daya serap air terendah
terdapat pada panel akustik dari partikel sedang dengan kerapatan 0,8 g/cm³
sebesar 61,3%.
Gambar 15 dan Gambar 16 menunjukkan tingginya nilai rata-rata daya
serap air panel akustik yang dihasilkan. Hal ini diduga karena kayu sengon
mempunyai berat jenis yang rendah, dimana rongga selnya besar sehingga mudah
menyerap air dalam kapasitas besar. Teori tersebut juga menjelaskan bahwa panel
akustik berkerapatan 0,5 g/cm³ memiliki nilai DSA yang lebih tinggi dari pada
panel akustik berkerapatan 0,8 g/cm³, karena semakin rendah kerapatan papan
maka rongga yang dapat diisi oleh airpun akan semakin banyak. Standar JIS A
5908 tipe 8 (2003) tidak mensyaratkan nilai untuk daya serap air, namun
pengujian ini tetap dilakukan untuk mengetahui ketahanan papan komposit yang
dihasilkan terhadap air.
Tabel 4. Analisis ragam daya serap air 2 jam
Sumber
Keragaman
Kerapatan papan

DB
1

Jumlah
Kuadrat
1410.286703

Kuadrat
Tengah
1410.28670

Ukuran partikel

2

224.162973

112.081486

Interaksi
2
keduanya
Keterangan : * = nyata,

129.813469

64.906735

F-Hitung

Pr > F

8.94

0.0113*

0.71
0.41

0.5110tn
0.6717tn

tn = tidak nyata

Tabel 5. Analisis ragam daya serap air 24 jam
Sumber
Keragaman
Kerapatan papan

DB

Kuadrat
Tengah
5850.90836

F-Hitung

Pr > F

1

Jumlah
Kuadrat
5850.908369

52.37

F

0.71

0.4161tn

Ukuran partikel

2

91.42263593

45.71131797

3.40

0.0675tn

0.26134546

0.13067273

0.01

0.9903tn

Interaksi
2
keduanya
Keterangan : * = nyata,

tn = tidak nyata

Tabel 7. Analisis ragam pengembangan tebal untuk perendaman 24 jam
Sumber
Keragaman
Kerapatan papan

DB Jumlah
Kuadrat
1
1.7349821

Kuadrat
Tengah
1.7349821

F-Hitung

Pr > F

0.11

0.7425tn

Ukuran partikel

2

122.7813898

61.3906949

4.00

0.0467 *

0.7643578

0.3821789

0.02

0.9755tn

Interaksi
2
keduanya
Keterangan : * = nyata,

tn = tidak nyata

Analisis ragam pada Tabel 6 dan 7 menunjukkan bahwa interaksi faktor
ukuran partikel dan kerapatan papan tidak berpengaruh nyata terhadap
pengembangan tebal panel akustik.
4.2.5 Modulus of Elasticity (MOE)
Modulus of Elasticity (MOE) atau keteguhan lentur merupakan ukuran
ketahanan suatu benda untuk mempertahankan perubahan bentuk atau lenturan
yang terjadi akibat pembebanan. Sifat kekakuan ini hanya berlaku sampai batas
proporsi (Bowyer dkk. 2003). Keteguhan lentur merupakan salah satu kekuatan
mekanis yang sangat penting diketahui pada panel akustik. Gambar 19
menyajikan nilai keteguhan lentur panel akustik papan partikel sengon pada
kerapatan dan ukuran partikel yang berbeda.

30

JIS A 5908
tipe 8 (2003)
20.000
kg/cm²

MOE (kg/cm2)

20000
15000

14.457

12.781

10000
5.985

11.817
7.284

5000

Kerapatan 0,5 g/cm³
Kerapatan 0,8 g/cm³

3.098

0
Halus

Sedang

Wol

Ukuran Partikel
Gambar 19. Histogram keteguhan lentur (kg/cm2) panel akustik papan partikel
sengon dibandingkan standar JIS A 5908 tipe 8 (2003).
Pada Gambar 19 dapat dilihat nilai rata-rata MOE papan pertikal yang
dihasilkan berkisar antara 3.098 kg/cm2 sampai 14.457 kg/cm2. Nilai MOE
tertinggi terdapat pada panel akustik dari partikel sedang dengan kerapatan 0,8
g/cm³ sebesar 14.457 kg/cm2, sedangkan nilai MOE terendah terdapat pada panel
akustik dari partikel wol dengan kerapatan 0,5 g/cm³ sebesar 3.098 kg/cm2. Hal
ini menunjukkan bahwa papan partikel wol memiliki nilai MOE yang rendah.
Gambar 19 menunjukan bahwa semua panel akustik yang dihasilkan tidak
memenuhi standar JIS A 5908 tipe 8 (2003) yang mensyaratkan nilai MOE panel
akustik yaitu minimum 20.000 kg/cm². Hal ini diduga disebabkan oleh jumlah
debu yang cukup tinggi akibatnya distribusi perekat tidak merata dan lebih banyak
menutupi permukaan sehingga ikatan antara partikelnya kurang kompak. Bowyer
dkk. (2003) menyatakan bahwa kerapatan, ukuran partikel, geometri partikel
merupakan ciri utama yang menentukan sifat MOE yang dihasilkan.
Tabel 8. Analisis ragam MOE panel akustik
Sumber
Keragaman
Kerapatan

DB Jumlah
Kuadrat
1
257370252.0

Kuadrat
F-Hitung
Tengah
257370252.0 109.66

Pr > F

Ukuran partikel

2

35139010.0

17569505.0

7.49

0.0078 *

3113728.1

1556864.1

0.66

0.5330tn

Interaksi
2
keduanya
Keterangan : * = nyata,

tn = tidak nyata

F

1

Jumlah
Kuadrat
378075.9925

90.03

F

1

Jumlah
Kuadrat
4.59045000

1.42

0.2564tn

Ukuran partikel

2

72.40693333

36.20346667

11.20

0.0018*

2.46493333

1.23246667

0.38

0.6910tn

Interaksi
2
keduanya
Keterangan : * = nyata,

tn = tidak nyata

Analisis ragam pada Tabel 10 menunjukkan bahwa interaksi faktor ukuran
partikel dan kerapatan papan tidak berpengaruh nyata terhadap internal bond
panel akustik.
4.2.8 Kuat Pegang Sekrup (KPS)
Kuat pegang sekrup merupakan kemampuan panel akustik untuk menahan
sekrup yang ditanamkan pada panel akustik. Nilai rata-rata kuat pegang sekrup
panel akustik dihasilkan berkisar antara 39,4 kg sampai 80,6 kg. Gambar 22
menyajikan nilai Kuat pegang sekrup panel akustik papan partikel sengon pada
kerapatan dan ukuran partikel yang berbeda.

KPS (kg)

34

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

80,6

77,1

71,1

41,7

39,4

JIS A 5908
tipe 8 (2003)
30 kg

43,1

Kerapatan 0,5 g/cm³
Kerapatan 0,8 g/cm³
Halus

Sedang

Wol

Ukuran Partikel
Gambar 22. Histogram kuat pegang sekrup panel akustik
Pada histogram di atas dapat dilihat nilai kuat pegang sekrup tertinggi
terdapat pada panel akustik dari partikel wol dengan kerapatan 0,8 g/cm³ sebesar
80,6 kg, sedangkan nilai kuat pegang sekrup terendah terdapat pada panel akustik
dari partikel halus dengan kerapatan 0,5 g/cm³ sebesar 39,4 kg. Secara
keseluruhan nilai kuat pegang sekrup panel akustik yang dihasilkan telah
memenuhi standar JIS A 5908 tipe 8 (2003) yang mensyaratkan kuat pegang
sekrup panel akustik yaitu minimal 30 kg.
Bowyer dkk. (1996) menyatakan bahwa kerapatan panel akustik
mempengaruhi nilai kekuatan panel akustik dalam menahan paku dan sekrup.
Semakin besar kerapatan panel akustik, maka semakin besar pula nilai kekuatan
pegang sekrup yang dihasilkan.
Tabel 11. Analisis ragam kuat pegang sekrup panel akustik
Sumber
Keragaman

DB

Jumlah
Kuadrat

Kuadrat
Tengah

Kerapatan papan

1

5460.821689

5460.821689 64.64

Ukuran partikel

2

134.598878

67.299439

Interaksi
2
26.260744
13.130372
keduanya
Keterangan : * = nyata,
tn = tidak nyata

F-hitung

Pr > F

Dokumen yang terkait

Pengujian Panel Akustik Papan Partikel Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria)