METODOLOGI PENELITIAN
4.2 PENGUJIAN KOEFISIEN ABSORPSI
4.2.4 Pengujian Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit
Untuk mendapatkan panel akustik multilayer komposit tahap terakhir dengan menggabungkan plywood, busa poliuretan, komposit serat sabut kelapa, dan juga komposit dari limbah kain perca. Setelah mendapatkan konfigurasi lapisan yang tepat selanjutnya penelitian ini menguji kinerja akustik dari panel multilayer ini dengan membuat variasi pada ketebalan komposit serat sabut kelapa dan juga memvariasikan penambahan kain pada komposit limbah kain perca, guna mengetahui bagaimana pengaruh karakteristik dari variasi ini.
Dari hasil penelitian, multilayer komposit dengan konfigurasi dari plywood 9 x10-3 m, busa poliuretan 3 x10-2 m dan komposit serat sabut kelapa dengan ketebalan 1,5 x10-2 m dengan penambahan variasi komposit limbah kain perca dapat dilihat pada Gambar 4.7. Semakin banyak kain yang ditambahkan pada campuran komposit limbah kain perca maka membuat penyerapan energi suara lebih merata pada semua range frekuensi. Seperti terlihat pada grafik MCA1 (penambahan komposit kain perca 75%) koefisien absorpsinya merata disemua frekuensi, baik frekuensi rendah maupun frekuensi tinggi yaitu antara 0,3 – 0,5.
Sedangkan dengan penambahan kain perca 50 % (MCA2) pada frekuensi tinggi kurang efektif untuk meredam energi suara, dan untuk penambahan kain perca 25% (MCA3) lebih efektif pada frekuensi rendah.
Gambar 4.7 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan Variasi Komposit Kain Perca 75%, 50% dan 25%
Hal ini menunjukkan bahwa untuk mendapatkan material yang efektif untuk mengendalikan kebisingan diperlukan material yang mampu dan berfungsi meredam pada semua rentang frekuensi. Frekuensi rendah umumnya sulit dikendalikan karena kebisingan yang dihasilkan hanya berupa getaran, material MCA1 ini ternyata mampu meredam suara pada frekuensi rendah, sehingga pemasangan panel multilayer komposit ini dapat diaplikasiakan pada ruangan studio musik maupun pada ruangan industri untuk mengendalikan bising dan getaran yang dihasilkan dari alat-alat industri maupun getaran yang dihasilkan oleh alat-alat musik pada studio tersebut. Sedangkan pada penelitian yang dilakukan Melati F (2011) memiliki kelemahan belum mampu meredam kebisingan pada frekuensi rendah hanya mampu meredam kebisingan yang dihasilkan dari frekuensi tinggi. Sehingga panel multilayer MCA1 ini dapat menjadi alternatif panel akustik absorber pada dunia industri, studio musik, maupun ruangan untuk menciptakan kenyamanan akustik dalam ruangan tersebut.
Dari Gambar 4.7 juga memperlihatkan mengenai panel akustik multilayer komposit dengan variasi penambahan persentase kain atau dengan kata lain panel akustik dengan perbedaan densitas. Panel MCA1 memiliki nilai densitas yang paling rendah dibandingkan panel MCA2 dan MCA3. Panel akustik MCA1 dengan nilai densitas yang lebih rendah mampu meredam suara yang lebih merata pada setiap rentang frekuensi tinggi. Panel akustik MCA3 dengan nilai densitas paling tinggi mampu meredan suara lebih efektif pada rentang frekuensi rendah saja dengan nilai koefisien absorpsinya 0.67 pada frekuensi 400Hz dan pada rentang frekuensi tinggi (lebih dari 1000 Hz) kurang efektif dalam penyerapan energy bunyi.
Penelitian ini juga dilakukan dengan membuat variasi pada ketebalan komposit serat sabut kelapa. Untuk panel akustik multilayer komposit dari lapisan plywood, busa poliuretan, dan komposit limbah kain perca dengan 75% kain dan variasi komposit serat sabut kelapa. MCA1 merupakan komposit serat sabut kelapa dengan ketebalan 1,5 x 10-2 m, sedang MCB1 ketebalan komposit serat sabut kelapa 1 x 10-2 m, dan MCC1 memiliki ketebalan komposit serat sabut kelapa 0,5 x 10-2 m.
43
Gambar 4.8 dibawah ini memperlihatkan grafik koefisien absorpsi panel akustik multilayer komposit dengan variasi ketebalan komposit serat sabut kelapa.
Dari grafik tersebut terlihat bahwa dengan meningkatnya ketebalan suatu material berpengaruh pada besarnya koefisien absorpsi. Semakin tebal suatu panel dapat menggeser besarnya frekuensi penyerapannya. Nilai koefisien absorpsi dari suatu material, konfigurasi material, hingga panel akustik multilayer komposit secara lengkap disajikan pada lampiran.
Panel akustik multilayer komposit MCA1 dari hasil pengujian koefisien absorpsinya lebih baik dibandingkan dengan yang lainnya, nilai koefisien absorpsi tertinggi pada frekuensi 63Hz yaitu sebesar 0,53 dan pada tiap kenaikan frekuensi memiliki nilai koefisien absorpsi yang lebih merata
Gambar 4.8 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan Variasi Ketebalan Komposit Sabut Kelapa 1,5 x10-2 m, 1,0 x10-2 m dan 0,5 x10-2 m
Sebagai perbandingan adanya pengaruh variasi ketebalan komposit serat sabut kelapa dan variasi penambahan limbah kain perca dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10, Perbandingan antara multilayer komposit dengan penambahan kain perca MCA1 (penggabungan plywood 9 x10-3 m, busa poliuretan 3 x10-2 m, serat sabut kelapa ketebalan 1,5 x10-2 m, kain perca 75%) dan penambahan ketebalan komposit serat sabut kelapa MCC3 (penggabungan
dari plywood 0,9 x10-2 m, busa poliuretan 3 x10-2 m, serat sabut kelapa ketebalan 0,5 x10-2 m, kain perca 25%). Gambar 4.9 menunjukkan besarnya koefisien absorpsi pada rentang frekuensi tinggi dan Gambar 4.10 menunjukkan koefisien absorpsi pada rentang frekuensi rendah. MCA1 memiliki nilai koefisien absorpsi yang lebih tinggi dibandingkan dengan MCC3.
Sehingga dengan penambahan kain perca (pengurangan nilai densitas) dan penambahan ketebalan komposit dapat berpengaruh terhadap kinerja akustik suatu panel akustik ditunjukkan dengan adanya peningkatan nilai koefisien serapannya pada frekuensi tinggi, sedangkan pada frekuensi rendah (0 Hz – 400 Hz) hal ini tidak berpengaruh secara signifikan seperti ditunjukkan pada Gambar 4.10
Gambar 4.9 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit dengan Variasi Ketebalan dan Penambahan Kain Pada Frekuensi Tinggi
Pada frekuensi 64 Hz koefisien absorpsi panel akustik MCA1 0,53 dan MCC3 nilai koefisien absorpsinya 0,52. Seiring dengan kenaikan frekuensi yang dihasilkan dari sumber suara, maka kemampuan panel akustik MCA1 lebih efektif dibandingkan dengan panel akustik MCC3. Perbandingan kenaikan nilai koefisien absorpsi secara signifikan antara penel ini terjadi pada frekuensi 600Hz. Pada panel MCA1 koefisien absorpsinya 0,48 dan pada panel MCC3 nilainya 0,28.
45
Gambar 4.10 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit dengan Variasi Ketebalan dan Penambahan Kain Pada Frekuensi Rendah
Pada penelitian ini besarnya nilai koefisien absorpsi secara lengkap mengenai adanya pengaruh penambahan ketebalan dan penambahan persentase kain perca dapat dilihat pada Gambar 4.11. Untuk penambahan ketebalan komposit serat ditandai dengan indeks huruf MCA (tebal serat 1,5 x10-2 m), MCB (tebal serat 1,0 x10-2 m) ,dan MCC (tebal serat 0,5 x10-2 m), sedangkan untuk penambahan persentase kain perca digunakan indeks 1 (75% kain perca), 2 (50%
kain perca),dan 3 (25% kain perca). Nilai koefisien absorpsi paling merata adalah pada panel dengan MCA1. Sehingga konfigurasi lapisan ini lebih disarankan sebagai partisi peredam suara pada ruangan dibandingkan dengan konfigurasi lapisan multilayer komposit yang lainnya.
Dengan menggunakan analisa FFT (Fast Forier Transform) dari pengujian koefisien absorpsi juga dapat diketahui nilai tingkat daya bunyi (Lw) total dari panel akustik MCA1 adalah antara 28,76 dB, ini berarti terjadi pengurangan 71,24 % untuk nilai penyerapan panel akustik ini memiliki nilai IL (Insertion Loss) atau hilangnya daya dari sumber suara sebesar 70,84 dB.
Gambar 4.11 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Berdasarkan Variasi Ketebalan Serat dan % Penambahan Kain
Panel akustik ini dapat dimanfaatkan sebagai partisi peredam suara baik untuk dinding maupun lantai. Pada pemasangan partisi panel akustik ini, untuk meningkatkan besarnya nilai koefisien absorpsi dapat digunakan material backing plate dan air cavity pada sampel. Untuk memberikan peningkatan nilai koefisien absorpsi yang besar maka perlu digunakan material backing plate yang memiliki perbedaan nilai densitas cukup tinggi dengan sampel. Namun, jika perbedaan densitas terlalu tinggi atau mendekati tak hingga maka bunyi yang datang pada backing plate akan dipantulkan dan hampir tidak ada bunyi yang diserap oleh material backing plate ini. Penambahan material backing plate berfungsi untuk mendapatkan penyerapan yang optimal dengan mengalami penyerapan berulang-ulang dalam panel akustik tersebut.
Gelombang bunyi yang datang pada sampel sebagian dipantulkan, diserap, atau diteruskan ke backing plate. Gelombang yang diteruskan tersebut diserap lagi oleh backing plate dan sebagian lagi dipantulkan. Gelombang bunyi yang dipantulkan kembali ke sampel tersebut mengalami penyerapan lagi oleh sampel dan sebagian lagi dipantulkan kembali ke backing plate untuk diserap atau
47
dipantulkan lagi. Dengan demikian, energi bunyi semakin lama semakin mengecil karena semakin banyak energi bunyi yang diserap. Terlebih lagi jika dalam pemasangan sampel tersebut terdapat air cavity (kolom udara), maka semakin banyak lagi energi yang diserap karena terjadi pemantulan dan penyerapan yang berulang-ulang sehingga energinya menjadi lebih kecil. Karena energinya menjadi lebih kecil, maka panjang gelombang berubah menjadi lebih panjang dan frekuensi berubah menjadi lebih kecil sehingga kemampuan optimum material dalam menyerap bunyi bergeser ke frekuensi yang lebih rendah. Jika digambarkan pemasangan panel ini adalah seperti pada Gambar 4.12.
Gambar 4.12 Skema Pemasangan Panel Akustik Multilayer Komposit
4.3 Pengujian Kuat Tekan
Sampel yang sudah diuji respon akustiknya kemudian diuji sifat mekaniknya, yaitu kuat tekan. Dari pengujian diperoleh data berupa grafik hubungan defleksi dan gaya seperti pada lampiran. Dari gaya maksimal yang diperoleh setiap pengujian pada sampel, kemudian dibuat grafik hubungan variasi sampel dan kuat tekan.
Air cavity Material Backing Plate
Gambar 4.13 Grafik Kuat Tekan Variasi Ketebalan
Pengujian kuat tekan digunakan alat Universal Testing Machine (UTM) tipe SC-2 DEMFG No 6079 dengan beban yang digunakan 9810 N dan dengan kecepatan 8,33 x 10-4 m/s dan diuji berdasarkan ASTM C270-04.
Dari grafik dapat diketahui bahwa nilai kuat tekan sampel MCA1 sebesar 0,879 MPa. Nilai kuat tekan pada sampel MCB1 adalah 0,798 MPa dan untuk MCC1 kuat tekannya 0,651 MPa. Semakin tebal sampel maka gaya yang dibutuhkan semakin besar, sehingga nilai kuat tekannya juga semakin besar.
Untuk pengujian kuat tekan berdasarkan penambahan komposisi komposit pada komposit limbah kain perca didapatkan grafik seperti pada Gambar 4.14.
Dari grafik diketahui bahwa nilai kuat tekan sampel MCA3 sebesar 1,402 MPa.
Nilai kuat tekan pada sampel MCA2 sebesar 0,974 MPa dan sampel MCA1