BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan November 2010-Desember 2011 di Laboratorium Biokomposit dan Laboratorium Peningkatan Mutu Kayu
Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB untuk menguji sifat mekanis dan fisis serta Laboratorium Fisika Lanjut dan Biofisika Departemen Fisika,
Fakultas MIPA IPB untuk menguji absorbsi suara.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : jangka sorong, moisture meter, oven, timbangan, desikator, klem, alat uji UTM Universal
Testing Machine merk Instron, resonance tube WA-9612 PASCO scientific, microphone, oscilloscope OS-5100RB, dan function generator.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah plywood dengan tebal 0,4 cm, styrofoam tebal 1, 2, dan 4 cm, kayu balsa tebal 1, 2, dan 4 cm ,
Medium Density FiberboardMDF tebal 1, 2, dan 4 cm, dan kayu akasia dengan tebal 1,6 cm. Perekat yang digunakan adalah perekat PVAc merk FOX dengan
berat labur 175 gm
2
.
3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Persiapan Bahan
Proses pembuatan kayu laminasi dimulai dengan mengeringkan udarakan plywood, kayu balsa, MDF, dan akasia hingga mencapai kadar air kurang dari 15
. Styrofoam juga diukur kadar airnya untuk memastikan apakah kadar airnya mencapai kurang dari 15 menggunakan moisturemeter. Semua bahan dipotong
menjadi sortimen berukuran panjang 100 cm dan lebar 10 cm. Selanjutnya sortimen tersebut dipotong kembali dengan ukuran panjang 100 cm dan lebar 5,5
cm, yang nantinya akan dibuat menjadi kayu laminasi. Sisa dari sortimen digunakan untuk menguji sifat mekanis, fisis, dan absorbsi suara dari masing-
masing bahan pembentuk kayu laminasi.
Bahan yang digunakan disusun seperti Gambar 5 berikut. Sebagai face yaitu plywood, sebagai core yaitu styrofoam, kayu balsa, atau MDF, serta sebagai
back yaitu kayu akasia. Kayu laminasi dibuat masing-masing sebanyak tiga kali ulangan sehingga totalnya adalah 27 buah.
0.4 cm 0.4 cm
0.4 cm 1.0 cm
2.0 cm 1.6 cm
4.0 cm 1.6 cm
1.6 cm
Gambar 5 Susunan Kayu Laminasi. Keterangan :
Lapisan 1 : plywood Lapisan 2 : styrofoam, kayu balsa atau MDF
Lapisan 3 : kayu akasia
3.3.2 Pembuatan Kayu Laminasi
Kayu laminasi yang telah disusun seperti Gambar 1 kemudian diberi perekat PVAc merk FOX dengan berat labur 175 gm
2
. Setelah direkatkan kemudian diklem selama 24 jam. Selanjutnya kayu laminasi dikondisikan selama
1 minggu sebelum dilakukan pengujian.
3.3.3 Pembuatan Contoh Uji
Contoh uji terdiri dari dua bagian yaitu contoh uji dari kayu laminasi itu sendiri dan dari bahan pembentuknya. Pengujian sifat mekanis pada contoh uji
kayu laminasi didasarkan pada ASTM D-143 2000 dengan metode primer, sedangkan pada contoh uji bahan pembentuk kayu laminasi didasarkan pada
ASTM D-143 2000 dengan metode sekunder. a.
Bahan-bahan Pembentuk Kayu Laminasi
1. Contoh Uji Pengujian Sifat Mekanis
i Plywood
Lembaran plywood dipotong menjadi contoh uji berukuran 10 x 2,5 x 0,4 cm
3
sebanyak 27 buah.
ii Styrofoam
Lembaran styrofoam dipotong menjadi contoh uji berukuran 60 x 2,5 x 1 cm
3
, 60 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 60 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
iii Kayu Balsa
Kayu Balsa dipotong menjadi contoh uji berukuran 60 x 2,5 x 1 cm
3
, 60 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 60 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
iv MDF
MDF dipotong menjadi contoh uji berukuran 60 x 2,5 x 1 cm
3
, 60 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 60 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
v Kayu Akasia
Kayu akasia dipotong menjadi contoh uji berukuran 27 x 2,5 x 1,6 cm
3
sebanyak 27 buah.
2. Contoh Uji Pengujian Sifat Fisis
i Plywood
Lembaran plywood dipotong menjadi contoh uji berukuran 3 x 2,5 x 0,4 cm
3
sebanyak 27 buah. ii
Styrofoam Lembaran styrofoam dipotong menjadi contoh uji berukuran 5 x 2,5 x 1
cm
3
, 5 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 5 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
iii Kayu Balsa
Kayu Balsa dipotong menjadi contoh uji berukuran 5 x 2,5 x 1 cm
3
, 5 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 5 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
iv MDF
MDF dipotong menjadi contoh uji berukuran 5 x 2,5 x 1 cm
3
, 5 x 2,5 x 2 cm
3
, dan 5 x 2,5 x 4 cm
3
, masing-masing diulang sebanyak tiga kali. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
v Kayu Akasia
Kayu akasia dipotong menjadi contoh uji berukuran 5 x 2,5 x 1,6 cm
3
sebanyak 27 potong.
3. Contoh Uji Pengujian Absorbsi Suara
i Plywood
Lembaran plywood dipotong menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan berukuran tebal 0,4 cm sebanyak 27 buah.
ii Styrofoam
Lembaran styrofoam dipotong menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan berukuran tebal 1, 2, dan 4 cm masing-masing sebanyak tiga kali
ulangan. Total contoh uji yaitu sembilan buah. iii
Kayu Balsa Kayu Balsa dipotong menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan berukuran
tebal 1, 2, dan 4 cm masing-masing sebanyak tiga kali ulangan. Total contoh uji yaitu sembilan buah.
iv MDF
MDF dipotong menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan berukuran tebal 1, 2, dan 4 cm masing-masing sebanyak tiga kali ulangan. Total contoh
uji yaitu sembilan buah. v
Kayu Akasia Kayu akasia dipotong menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan
berukuran tebal 1,6 cm sebanyak 27 potong. b.
Kayu Laminasi 1.
Contoh Uji Pengujian Sifat Mekanis Kayu laminasi diserut bagian tepinya sehingga menjadi contoh uji
berukuran panjang, lebar, tebal sebagai berikut : 88 x 5 x 3 cm
3
Masing-masing kayu laminasi dibuat 88 x 5 x 4 cm
3
sebanyak tiga kali ulangan 88 x 5 x 6 cm
3
2. Contoh Uji Pengujian Sifat Fisis
Kayu laminasi asimetris dipotong menjadi contoh uji berukuran tebal, lebar, panjang sebagai berikut :
5 x 5 x 3 cm
3
Masing-masing kayu laminasi dibuat 5 x 5 x 4 cm
3
sebanyak tiga kali ulangan 5 x 5 x 6 cm
3
3. Contoh Uji Pengujian Absorbsi Suara
Kayu laminasi dibuat menjadi contoh uji berdiameter 3 cm dan berukuran tebal yaitu 3, 4, dan 6 cm, masing-masing diulang sebanyak
tiga kali.
3.3.4 Pengujian Sifat Mekanis
Pengujian destruktif yang dilakukan mengacu pada ASTM D-143 2000 dengan metode primer untuk pengujian pada kayu laminasi dan metode sekunder
untuk pengujian pada masing-masing bahan pembentuknya. Masing-masing pengujian dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Pengujian dilakukan dengan
metode beban tunggal di tengah bentang one point loading sesuai ASTM D-143 2000. Kecepatan pembebanan yang digunakan sebesar 1,3 mmdetik dengan
panjang bentang L sebesar 14 x t. Parameter yang diperoleh dari pengujian ini adalah modulus elastisitas MOE dan kekuatan lentur MOR yang dihitung
dengan rumus : MOE
=
ΔPL
3
4 Δybh
3
MOR =
3PL 2bh
2
Keterangan : MOE
= modulus elastisitas kgcm
2
MOR = modulus of rupture kgcm
2
ΔPΔY = kemiringan slope kurva beban defleksi hingga batas proporsi kgcm
Pmax = beban maksimal hingga contoh uji rusak kg
L = panjang bentang cm
b = lebar contoh uji cm
h = tebal contoh uji cm
Gambar 6 Pengujian Sifat Mekanis Menggunakan Metode One Point Loading.
3.3.5 Pengujian Sifat Fisis 3.3.5.1 Kadar Air
Nilai kadar air didapat dengan cara membandingkan pengurangan berat basah dan berat kering tanur terhadap berat kering tanurnya menggunakan rumus :
KA =
BKU-BKT BKT
X 100 Keterangan :
KA = kadar air
BKU = berat kering udara g
BKT = berat kering tanur g
3.3.5.2 Kerapatan
Nilai kerapatan diperoleh dari perbandingan berat kayu dengan volumenya dalam kondisi kering udara. Penentuan kerapatan ini dilakukan secara gravimetris
dengan menggunakan rumus : Kerapatan
ρ =
BKU VKU
gcm
3
Keterangan : BKU
= berat kering udara g VKU
= volume kering udara cm
3
3.3.5.3 Berat Jenis
Nilai Berat Jenis BJ diperoleh dari perbandingan kerapatan kayu dengan kerapatan air, dengan catatan kerapatan air sama dengan 1 grcm
3
. Berat jenis diukur pada berat kering tanur dan volume kering udara.
BJ =
BKT VKU
ρ air
Keterangan : BJ
= berat jenis ρ air
= kerapatan air dianggap 1 gcm
3
Gambar 7 Pengujian Sifat Fisis.
3.3.6 Pengujian Absorbsi Suara
Pengukuran koefisien absorbsi suara dilakukan dengan menggunakan metode gelombang berdiri. Setelah sinyal generator di-setting pada frekuensi
tertentu 200 Hz, 250 Hz, 315 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 630 Hz, 800 Hz, 1000 Hz, 1250 Hz, 1600 Hz, 2000 Hz, 2500 Hz, 3000 Hz, 3150 Hz, 4000 Hz, dan 5000
Hz, salah satu ujung tabung dari alat resonance tube WA-9612 PASCO scientific dipasang contoh uji. Setelah itu microphone dinamis digeser mendekati dan
menjauhi contoh uji. Dengan menghubungkan output microphone dengan oscilloscope, akan terlihat puncak-puncak gelombang melalui oscilloscope. Dari
puncak-puncak gelombang tersebut, ditentukan Vmin dan Vmax yaitu dari amplitudo terkecil dan terbesar yang terdapat pada oscilloscope, yang merupakan
fungsi tegangan terhadap waktu. Koefisien absorbsi suara dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
α = 1-
V V
V V
Keterangan : α
= koefisien absorbsi suara V
min
= tegangan minimum mV V
max
= tegangan maksimum mV
Gambar 8 Pengujian Absorbsi Suara Menggunakan Metode Gelombang Berdiri.
Gambaran umum urutan proses penelitian dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 9 Alur Proses Penelitian.
Pengolahan Data
Uji Absorpsi Suara Bahan penelitian
Plywood, balsa, MDF, dan akasia dikeringudarakan hingga mencapai KA 15
Styrofoam
Sortimen dipotong menjadi berukuran 100 x 5,5 cm
2
untuk dibuat menjadi KAYU LAMINASI Sisa sortimen digunakan untuk pengujian
bahan pembentuk kayu laminasi Cek KA 15
Pemotongan bahan menjadi sortimen berukuran 100 x 10 cm
2
Uji Mekanis Pemotongan contoh uji berukuran 88 x 5 x
tebal bahan cm
3
Pemotongan contoh uji berukuran 5 x 5 x tebal bahan cm
3
-Pemotongan sampel uji berukuran 3 x 2,5 x 0,4 cm
3
untuk plywood
-Pemotongan sampel uji berukuran 5 x 2,5 x tebal bahan cm
3
untuk bahan lain Pembuatan kayu laminasi styrofoam, balsa, dan MDF
menggunakan perekat FOX dengan berat labur 175 gm
2
, klem selama 24 jam dan dikondisikan selama 1 minggu
‐ Pemotongan contoh uji berukuran 10 x 2,5 x 0,4 cm
3
untuk bagian face -Pemotongan contoh uji berukuran 60 x 2,5 x tebal
bahan cm
3
untuk bagian core - Pemotongan contoh uji berukuran 27 x 2,5 x 1,6
cm
3
untuk bagian back
Uji Fisis Pemotongan sampel uji
berdiameter 3 cm x tebal bahan Pemotongan sampel uji
berdiameter 3 cm x tebal bahan
3.4 Analisis Data
Pengolahan data
dalam penelitian ini dilakukan dengan Microsoft Excel
2007. Data-data dalam penelitian ditampilkan secara sederhana dengan menggunakan tabel dan grafik.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Sifat Fisis Sifat fisis pada kayu laminasi dipengaruhi oleh sifat fisis bahan
pembentuknya yaitu bagian face, core, dan back. Dalam penelitian ini, bagian face adalah plywood dengan tebal 0,4 cm, bagian core terdiri dari styrofoam, kayu
balsa, atau MDF dengan variasi tebal 1, 2, dan 4 cm, serta bagian back terdiri dari kayu akasia dengan tebal 1,6 cm. Hasil pengukuran dan perhitungan mengenai
kadar air, kerapatan, dan berat jenis pada bahan pembentuk kayu laminasi disajikan pada Lampiran 1 sampai 5, sedangkan pada kayu laminasi disajikan
pada Lampiran 6 sampai 8. Dari data tersebut diperoleh nilai rata-rata untuk setiap sifat fisis seperti disajikan dalam Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1 Nilai kadar air, kerapatan, dan berat jenis rata-rata bahan pembentuk kayu laminasi
Spesimen Lapisan
KA ρ gcm
3
BJ Plywood Face
11,2 0,56 0,50 Styrofoam 1 cm
Core 9,2 0,010
0,009 Styrofoam 2 cm
Core 9,2 0,010
0,009 Styrofoam 4 cm
Core 9,2 0,008
0,008 Balsa 1 cm
Core 13,9 0,25 0,22
Balsa 2 cm Core
14,0 0,22 0,19 Balsa 4 cm
Core 14,2 0,25 0,21
MDF 1 cm Core
10,4 0,58 0,52 MDF 2 cm
Core 8,5 0,73 0,66
MDF 4 cm Core
8,8 0,73 0,67 Akasia
Back 13,9 0,62 0,53
Keterangan : KA = Kadar air yang dinyatakan dalam persentase terhadap berat kering tanur Brown et al. 1952
ρ = Kerapatan yaitu perbandingan antara berat suatu benda dengan volume benda itu sendiri yang dinyatakan dalam gcm
3
BJ = Berat jenis yaitu perbandingan antara kerapatan suatu benda dengan kerapatan air pada temperatur 4
o
C.
Kategori