LAPORAN PENELITIAN DANA INTERNAL FTUP
Judul
POTENSI PEMANFAATAN LIMBAH PADAT ORGANIK DAN ANORGANIK SEBAGAI MATERIAL KOMPOSIT PEREDAM SUARA
Tim Peneliti
Ketua Tim : Dino Rimantho, ST.,MT (0306017007)
Anggota : Nur Yulianti Hidayah, ST.,MT (0325077501) Erlanda Augupta Pane, S.TP.,M.Si (0329019201)
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASILA
DESEMBER 2018
i
HALAMAN PENGESAHAN
Judul : Potensi Pemanfaatan Limbah Padat Organik dan Anorganik Sebagai Material Komposit Peredam Suara
Peneliti Utama
Nama : Dino Rimantho, ST.,MT
NIP/NIDN : 0306017007
Pangkat/Golongan : III c
Program Studi/Fakultas : Industri / Fakultas Teknik Perguruan Tinggi : Universitas Pancasila
Email : [email protected]
No. Telp : 081243628006
Anggota
1. Nama/NIDN : Nur Yulianti Hidayah, ST.,MT / 0325077501 2. Nama/NIDN : Erlanda Augupta Pane, S.TP.,M.Si / 0329019201 Jumlah mahasiswa yang terlibat : 1 (satu) orang
Usulan Jangka Waktu : 7 bulan (Mei-November 2018)
Biaya penelitian : Rp.20.000.000
Jakarta, Desember 2018
Mengetahui: Ketua Tim Pengusul,
Ketua Program Studi,
(Ir. Rini Prasetyani, MT) (Dino Rimantho, ST.,MT)
NIDN. 0330016801 NIDN. 0306017007
Mengetahui: Menyetujui,
Ka. UP2M Dekan FTUP
(Ir. Siti Rohana N, MT) (Dr. Ir Budhi Muliawan Suyitno, IPM) NIP. 196701101994032002 NIDK. 8825530017
ii
DAFTAR ISI
Hal
Halaman Pengesahan ... i
Daftar Isi ... ii
Daftar Tabel ... iv
Daftar Gambar ... v
Daftar Lampiran ... vi
Uraian Umum ... vii
ABSTRAK ... ix
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Kaitan Tema dengan Judul ... 4
1.3. Abstrak Rencana Penelitian ... 4
1.4. Masalah Yang Diteliti ... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Teori Bunyi ... 5
2.2. Tingkat Bunyi (Sound Level) ... 6
2.3. Akustik (Acoustics) ... 7
2.4. Pengukuran Bunyi ... 9
2.5. Koefisien Penyerapan Bunyi... 10
2.6. Definisi Komposit ... 11
2.7. Klasifikasi Komposit ... 11
2.8. Serbuk Kayu... 15
2.9. Sabut Kelapa ... 17
2.10. Sampah Kertas ... 18
2.11. Styrofoam ... 20
2.12. Lem Putih Pvac ... 21
BAB III. DESAIN DAN METODE PENELITIAN ... 23
3.1. Perumusan Masalah dan Tujuan Penelitian ... 23
3.2. Studi Literatur ... 23
3.3. Persiapan Peralatan... 23
3.4. Proses Pembuatan Spesimen ... 25
iii
3.5. Tahap Pengujian Specimen ... 28
3.6. Pengolahan Data Dan Analisis Hasil Penelitan ... 29
3.7. Kesimpulan ... 29
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 30
4.1.Karakteristik Komposit Serabut Kelapa Muda ... 30
4.2. Pengujian Koefisien Serap Suara ... 31
4.3. Hasil Uji Tingkat Toksisitas ... 36
BAB V. KSIMPULAN ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN ... 45
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Material dan koefisien serap suara ... 15 Tabel 2.2. Bahan dan koefisien serap bunyi (α) ... 15 Tabel 4.1. Hasil pengujian koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing
komposisi spesimen dan frekuensi masukan ... 32 Tabel 4.2. Nilai koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing
komposisi spesimen dan frekuensi masukan ... 34 Tabel 4.3. Parameter uji dari papan komposit peredam suara ... 38 Table 4.4. Hasil pengujian TCLP papan komposit peredam suara ... 38
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Pembentukan material komposit menggunakan serat dan resin ... 11
Gambar 2.2. Pembagian komposit ... 14
Gambar 2.3. Proses pembuatan metal-matrix sebuah komposit ... 14
Gambar 2.4. Serbuk kayu ... 16
Gambar 2.4. Sabut kelapa ... 18
Gambar 2.5. Limbah kertas ... 18
Gambar 2.6. Limbah Styrofoam ... 20
Gambar 2.6. Lem putiv PVAc ... 22
Gambar 3.1. Klem C ... 23
Gambar 3.2. Cetakan ... 24
Gambar 3.4. Jangka sorong ... 24
Gambar 3.5. Timbangan ... 24
Gambar 3.6. Blender ... 25
Gambar 3.7. Baskom plastic ... 25
Gambar 3.8. Sabut kelapa muda yang dikeringkan ... 26
Gambar 3.9. Proses pencampuran seluruh material ... 27
Gambar 3.10.Penggunaan plastik untuk menghindari lengket ... 27
Gambar 3.11.Pengeringan sebelum dikeluarkan dari cetakan ... 28
Gambar 3.12.Proses pengeringan menggunakan terik matahari ... 28
Gambar 3.13.Hasil pengeringan menggunakan terik matahari ... 28
Gambar 4.1. Pengambilan limbah serbuk gergaji kayu dari pengerajin kusen dan pintu ... 31
Gambar 4.2. Pengambilan limbah serabut kelapa muda dari pedagang es kelapa muda (degan) ... 31
Gambar 4.3. Distribusi suara datang (dB) pada spesimen komposisi A terhadap frekuensi suara ... 33
Gambar 4.4. Perbedaan nilai loss, koefisien serapan suara pada keseluruhan frekuensi, dan komposisi tiap spesimen uji ... 34
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Laporan Penggunaan Dana Lampiran 2. Atikel Jurnal
Lampiran 3. Hasil Pengujian Laboratorium
vii
URAIAN UMUM
1.1. Judul Penelitian :
1.2. Penanggung Jawab Program/Ketua Peneliti
Nama : Dino Rimantho, ST.,MT
Jabatan : Dosen
Unit Kerja : Program Studi Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Pancasila
Alamat Surat : Fakultas Teknik Univ. Pancasila Perguruan Tinggi : Universitas Pancasila
Alamat : Jl. Raya Srengseng Sawah, Jagakarsa, Jakarta Selatan, Telp. (021)7864730
Fax. (021)7270128, 7272290 Email : [email protected] 1.3. Tim Peneliti :
No Nama dan Gelar Akademik
NIDN, NIM Bidang Keahlian
Alokasi Waktu Jam/Minggu Bulan 1 Dino Rimantho,
ST.,MT
0306017007 Tek.Industri, Pengelolaan Lingkungan, Ergonomi
3 jam 6
2 Nur Yulianti H, ST.,MT
0325077501 Tek.Industri, Anal. Biaya, Feasibility Studi
4 jam 6
3 Erlanda Augupta Pane, S.TP.,M.Si
0329019201 Tek. Mesin (Konversi Energi), Energi Baru Terbarukan, Biomassa
4 jam 6
4 Lista Apriyani 4415210068 Mahasiswa 2 jam 6 1.4. Subyek Penelitian : Limbah padat
1.5. Masa Pelaksanaan
Mulai : Mei 2018
Berakhir : November 2018 1.6. Jumlah Biaya Penelitian : Rp.20.000.000
viii 1.7. Lokasi Penelitian : Jakarta
1.8. Program Studi Pengusul : Program Studi Teknik Industri FTUP 1.9. Instansi/Pihak Yang Terlibat : -
1.10.Keterangan lain yang dianggap perlu :
ix
ABSTRAK
Meningkatnya permasalahan lingkungan, baik berupa kebisingan ataupun limbah padat organik dan anorganik, memunculkan berbagai upaya untuk menanganinya. Di sisi yang lain terjadi peningkatan penggunaan komposit di segala bidang merupakan rekayasa bahan yang banyak dilakukan untuk mendapatkan bahan alternatif yang baru. Terdapat beberapa bahan berbasis limbah, seperti serbuk kayu, serabut kelapa, kertas dan styrofoam yang mempunyai sifat dasar kuat dan ringan. Dalam penelitian ini dilakukan pembuatan komposit dari campuran limbah-limbah tersebut yang kemudian dilakukan pengujian akustik/daya redam dengan mengukur koefisien peredaman terhadap suara dan pengamatan struktur mikronya. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah eksperimen di Laboratorium. Papan partikel akan dibuat dengan mencampur serut kayu, serabut kelapa, kertas dan styrofoam dengan lem PVC sebagai pengikat, selanjutnya dicetak dan dikeringkan. Sampel berbentuk silinder, dibuat dengan perbedaan ketebalan 1cm dan 2cm serta perbedaan komposisi. Nilai toksisitas sampel akan diuji di Laboratorium Kimia Dasar IPB dan nilai koefisien serap bunyi sampel diuji di Laboratorium Sucofindo. Hasil dari penelitian ini diperoleh nilai koefisien peredaman suara formulasi A sebesar 0,59 dan formulasi B sebesar 0,82. Nilai ini lebih baik dibanding dengan hasil penelitian dari para peneliti sebelumnya. Hasil uji toksisitas diketahui bahwa seluruh parameter kunci masih berada di bawah baku mutu yang ditetapkan pemerintah melalui PP No.85 tahun 1999.
Kata Kunci: Limbah Padat, Komposit, Uji Redam Suara, Uji Toksisitas, Koefisien Peredaman Suara,
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Problem lingkungan hidup dewasa ini menghadapi masalah yang cukup kompleks dan dilematis, hal ini mendorong kepedulian terhadap lingkungan dan energi menjadi sangat penting. Salah satu peningkatan kepedulian ini dapat diwujudkan dengan penggunaan material yang berasal dari limbah, seperti limbah pertanian.
Penggunaan limbah ini didasarkan kepada beberapa hal berikut: (1) meningkatnya kepedulian terhadap lingkungan, (2) melindungi sumber daya alam, (3) mengurangi emisi karbondioksida (CO2), dan (4) daur ulang material.
Keberhasilan pembangunan dan pertumbuhan ekonomi yang dilaksanakan dengan memanfaatkan sumber daya alam banyak menyisakan dampak negatif terhadap lingkungan. Dari sudut pandang lingkungan, keberhasilan pembangunan tidak hanya diukur dari besarnya pertumbuhan ekonomi dan tercapainya pemerataan tetapi juga kelestarian lingkungan di mana pembangunan itu berlangsung. Jika lingkungan rusak maka sumber-sumber (resources) untuk pembangunan itu sendiri akan semakin menipis dan langka. Dengan demikian maka kerusakan lingkungan akan mengancam tidak saja terhadap keberlanjutan pembangunan itu sendiri tetapi juga akan mengancam eksistensi manusia. Misalnya pencemaran udara dan limbah padat.
Salah satu pencemaran udara yang menjadi perhatian banyak peneliti adalah kebisingan. Kebisingan merupakan bunyi atau suara yang tidak disenangi atau tidak diinginkan (Gabriel, 2001). Kebisingan sendiri menjadi sebuah permasalahan lingkungan yang sering dihadapi oleh masyarakat di daerah perkotaan, kebisingan yang dihadapi di wilayah perkotaan seperti kegiatan pembangunan, konser musik, kemacetan di jalan raya, dan lain-lain. Secara fisika, taraf kebisingan dapat dinyatakan dalam taraf intensitas bunyi dengan satuan desibel (dB) (Giancoli, 2001). Batas ambang kebisingan berdasarkan Peraturan Menkes RI No 1405 Tahun 2002 sekitar 85 dB, namun kebisingan yang dirasakan oleh masyarakat perkotaan jauh di atas ambang yang diijinkan.
Selain masalah kebisingan, permasalahan lingkungan yang sering dihadapi oleh masyarakat adalah berupa sampah organik dan anorganik dari hasil beberapa macam
2
kegiatan industri kecil maupun besar. Sampah merupakan hasil dari kegiatan manusia yang sekiranya sudah tidak dimanfaatkan kembali. Kurangnya kesadaran dari manusia itu sendiri menyebabkan banyak sampah yang dibuang sembarangan, seperti di sungai, jalan, dan halaman. Hal ini akan menyebabkan polusi akibat pencemaran tersebut, sungai akan banjir, timbulnya bau busuk, dan pemandangan terganggu. Namun hal tersebut dapat diatasi jika manusia kreatif dalam menggunakan bahan-bahan tersebut, bahkan dapat menambah penghasilan dan akhirnya dapat tetap menjaga kelestarian lingkungan. Sampah dapat dimanfaatkan untuk didaur ulang kembali, berbagai sampahpun dapat didaur ulang, dibuat berbagai kerajinan dan produk baru, serta dapat dijual dan menambah pendapatan (Nurmuhamad, 2013).
Sampah organik yang sering ditemui adalah serbuk gergaji dari hasil kegiatan pemotongan kayu, sabut kelapa muda dari hasil kegiatan penjualan kelapa muda di pasar tradisional, dan limbah kertas yang berasal dari kegiatan administrasi dan belajar mengajar. Sementara itu, salah satu limbah anorganik yang juga menjadi permasalahan adalah stryrofoam. Styrofoam, yang sering dipakai sebagai kemasan barang electronic, adalah suatu bahan yang terbuat dari polistirin yang dikembangkan (expanded polystyrene) yang mempunyai berat satuan sangat ringan yaitu sekitar 13 kg/m3 sampai 16 kg/m3 (Satyarno, 2004). Limbah styrofoam termasuk kategori sampah non-organik yang sangat sulit membusuk dan selama ini belum diketahui adanya daur ulang stryrofoam sehingga para pemulung pun tidak mengambilnya. Hal ini cukup berdampak buruk bagi lingkungan hidup.
Bersamaan dengan usaha untuk terus menumbuhkan kesadaran masyarakat akan pentingnya mengurangi dampak kebisingan dan meningkatkan kualitas hidup, idealnya bahan bangunan dengan kualitas akustik yang baik dengan harga terjangkau juga makin banyak tersedia. Selama ini bahan-bahan pelapis dinding yang bersifat akustik yang mampu meredam bunyi dengan baik, umumnya terbuat dari bahan utama kayu-kayu berkualitas (pinus, jati, dan lain-lain), sehingga harganya kurang terjangkau. Kayu berkualitas untuk peredam bunyi umumnya digunakan dalam bentuk serutan, serbuk atau bubur kulit kayu yang dicetak bersama bahan perekat.
Pemanfaatan sampah organik dan anorganik ternyata berpotensi dibuat menjadi peredam bunyi. Beberapa peneliti melakukan terobosan untuk mengembangkan bahan penyerap akustik baru menggunakan serat atau partikel organik yang lebih ramah lingkungan sebagai penyerap bunyi. Khuriati (2006) telah membuat sebuah disain
3
peredam suara berbahan dasar sabut kelapa untuk menentukan koefisien penyerapan bunyi, lalu Thamrin (2013) telah membuat papan partikel berbahan serbuk kayu kelapa untuk menghitung koefisien serapan bunyinya. Wassilieff (1996), melakukan penelitian menggunakan serbuk kayu sebagai bahan dasar, mendapatkan hasil bahwa nilai penyerapan bunyi dipengaruhi oleh ketebalan bahan, porositas, turtuositas dan resitivitas aliran udara. Yang et al. 2003, meneliti paduan jerami padi dan serbuk kayu menjadi panel komposit untuk menyerap kebisingan. Miasa (2004) dalam penelitiannya mengenai sifat akustik penghalang kebisingan dari kertas dan plastik, menyatakan bahwa peredam kebisingan yang terbuat dari kertas dan plastik (termasuk di dalamnya kertas dan plastik bekas) mempunyai kemampuan meredam kebisingan lebih baik daripada tanaman dengan kemampuan hambatan aliran dapat diatur. Himawanto (2007), menyatakan semakin besar kandungan material anorganik, koefisien absorbsinya juga semakin meningkat pada frekuensi rendah. Ismail dkk (2010), meneliti koefisien absorpsi dari serat pohon aren dan mendapatkan hasil bahwa serat aren sangat baik untuk menyerap bunyi pada frekuensi 2.000 Hz - 5.000 Hz dengan koefisien absorpsi antara 0,75 - 0,90 serta ketebalan optimum adalah 40 mm.
Material penyerap bunyi mempunyai peranan penting dalam akustik ruangan, perancangan studio rekaman, ruang perkantoran, sekolah, dan ruang lain untuk mengurangi kebisingan yang umumnya sangat mengganggu. Material ini disebut material akustik yang fungsinya adalah untuk menyerap dan meredam suara.
Kebanyakan sekarang ini banyak digunakan glasswool dan rockwoll sebagai peredam bunyi, namun karena harganya yang sangat mahal maka orang berupaya untuk mencari alternatif lain dengan membuat dari bahan yang praktis, murah, dan tersedia melimpah ruah di alam. Bahan tersebut adalah bahan yang mengandung segnoselulosa yang mempunyai daya serap yang baik terhadap bunyi seperti ampas tebu, sekam padi, jerami, dan bahan yang mengandung segnoselulosa lainnya.
Berbagai jenis limbah serut kayu, serabut kelapa, kertas dan styrofoam merupakan limbah organik dan anorganik yang belum termanfaatkan secara optimal, sehingga apabila dibuang ke lingkungan akan menurunkan kualitas lingkungan dan kesehatan manusia serta menurunkan peruntukan fungsi lingkungan. Limbah-limbah tersebut memiliki potensi yang cukup menjanjikan jika diolah dengan baik. Penelitian ini mencoba mengangkat potensi limbah serut kayu, serabut kelapa, kertas dan styrofoam yang akan dibuat material komposit. Selain alasan utama dari pemilihan
4
limbah-limbah tersebut sebagai bahan pembuatan material komposit adalah agar memiliki nilai tambah dan nilai ekonomi yang lebih tinggi terhadap limbah. Selain itu dapat meminimalisir pencemaran lingkungan. Jenis limbah tersebut berpotensi memenuhi syarat karena memiliki kemampuan ikat terhadap resin yang cukup tinggi.
Jika limbah tersebut diolah menjadi material komposit, akan dihasilkan sebuah partikel yang mempunyai kekuatan yang relatif lebih baik.
1.2. KAITAN TEMA DENGAN JUDUL
Dalam mensikapi permasalahan pemanfaatan limbah organik dan anorganik, maka salah satu upaya yang dapat dilakukan adalah melakukan penelitian tentang pemanfaatan limbah serbuk gergaji, serabut kelapa, kertas dan styrofoam sebagai material komposit. Diharapkan dapat diketahui sifat fisik dan mekanis dan kemampuannya sebagai bahan peredam suara, furniture, dan firewall.
1.3. MASALAH YANG DITELITI
Berdasarkan uraian yang telah disampaikan di atas, maka permasalahan yang akan dirumuskan dalam penelitian ini antara lain:
a. Bagaimanakah tingkat peredaman suara dari campuran limbah serbuk gergaji, serabut kelapa, kertas, dan styrofoam?
b. Bagaimanakah komposisi/formulasi yang memberikan hasil lebih baik dalam meredam suara?
c. Bagaimanakah tingkat toksisitas dari campuran limbah serbuk gergaji, serabut kelapa, kertas, dan styrofoam dengan perekat PVC?
5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. TEORI BUNYI
Bunyi mempunyai dua definisi, yaitu secara fisis dan fisiologis.Secara fisis bunyi adalah penyimpanan tekanan, pergeseran partikel dalam medium elastic seperti udara. Secara fisiologis bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan secara fisis.
Penyimpangan ini biasanya disebabkan oleh beberapa benda yang bergetar, misalnya dawai gitar yang dipetik, atau garpu tala yang dipukul. Dari uraian tersebut maka untuk mendengar bunyi dibutuhkan tiga hal berikut :
1. Sumber atau obyek yang bergetar 2. Medium perambatan
3. Indera pendengaran.
Medium perambatan harus ada antara obyek dan telinga agar perambatan dapat terjadi. Rambatan gelombang bunyi disebabkan oleh lapisan perapatan dan perenggan partikel-partikel udara yang bergerak kearah luar, yaitu karena penyimpangan tekanan.
Penyimpangan tekanan ditambahkan pada tekann atmosfir yang kira-kira tunak (steady) dan ditangkap oleh telinga. Partikel-partikel udara yang meneruskan gelombang bunyi tidak berubah posisi normalnya, mereka hanya bergetar sekitar posisi kesetimbangannya, yaitu posisi partikel jika tidak ada gelombang bunyi yang diteruskan.
Menurut Latifa (2015), terdapat beberapa istilah mengenai bunyi. Istilah tersebut, antara lain sebagai berikut:
a. Bunyi (objektif), secara objektif bunyi merupakan penyimpangan tekanan pada medium pengantar akibat energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang oleh sumber getar.
b. Bunyi (subjektif), secara subjektif bunyi adalah sensasi pendengaran yang masih dapat ditangkap oleh telinga manusia pada frekuensi dengan rentang 20-20.000 Hz
c. Suara, suara adalah bunyi yang dihasilkan oleh makhluk hidup, misalnya saat berbicara atau bernyanyi.
6
d. Sumber bunyi, sumber bunyi adalah benda penghasil bunyi yang menggetarkan medium perambat energi dengan arah rambatan berupa gelombang. Berdasarkan bentuk sumber getar, sumber bunyi dibedakan menjadi dua bentuk yaitu, yaitu sumber titik dan sumber garis.Semakin jauh objek dari sumber bunyi, tingkat bunyi makin berkurang.Satuan tingkat bunyi adalah decibel (dB).
e. Panjang gelombang (λ), panjang gelombang adalah jarak antara puncak gelombang atau antar lembah gelombang.Satuan panjang gelombang adalah meter.
f. Frekuensi (f), frekuensi adalah banyaknya gelombang yang terjadi dalam satuan waktu. Satuan frekuensi adalah hertz (Hz), sedangkan satuan waktu adalah detik (t). Makin tinggi frekuensi, makin banyak gelombang bunyi terjadi dalam satuan waktu dan nada bunyi terdengar makin tinggi.
g. Amplitudo (A), adalah simpangan getar, yaitu jarak terjauh gelombang dari garis kesetimbangan. Makin besar amplitudonya, makin besar energi maka makin nyaring bunyinya. Amplitudo disebut juga kuat nada.
h. Kecepatan rambat bunyi (v), kecepatan rambat bunyi tergantung kerapatan massa dan suhu medium yang dilalui. Makin renggang molekul medium dan makin tinggi suhu medium, kecepatan rambat bunyi cenderung makin tinggi.
Pada kecepatan rambat bunyi yang sama, makin rendah frekuensi, makin besar panjang gelombangnya
i. Nada, merupakan tinggi rendah bunyi. Makin tinggi frekuensi, makin tinggi nada yang terdengar.
j. Bising, adalah bunyi dengan frekuensi dan amplitude tak beraturan, sehingga menimbulkan ketidaknyamanan audial.
k. Airborne sound, Airborne sound merupakan bunyi yang merambat melalui medium udara.
l. Structureborne sound, structureborne sound adalah bunyi yang merambat melalui medium benda selain udara. Structureborne sound disebut juga bunyi benda.
2.2. TINGKAT BUNYI (SOUND LEVEL)
Tingkat bunyi adalah karakter bunyi yang menunjukan besar kuatnya bunyi.
Kuat bunyi dipengaruhi oleh dua hal, yaitu sebagai berikut:
7
a. Amplitudo (A), makin besar simpangan gelombang bunyi yang merambat, makin kuat bunyi yang didengar.
b. Panjang gelombang (λ), makin besar panjang gelombang, makin rendah frekunsinya dan makin kuat bunyi tersebut menimbulkan getaran pada medium yang dilaluinya.
Ada beberapa cara untuk mengukur kuat bunyi, yaitu :
a. Daya bunyi (sound power), daya bunyi (P) adalah cara pengukuran kuat bunyi berdasarkan jumlah energi bunyi yang diproduksi oleh sumber bunyi, dengan satuan W (watt).
b. Intensitas bunyi (sound intensity), Intensitas bunyi (I) adalah cara pengukuran tingkat bunyi berdasarkan daya bunyi per satuan uass yang terpapar bunyi. Jika sumber bunyi berupa titik, ruang yang terpapar bunyi ini brebentuk bola yang dimensinya makin besar jika makin jauh dari sumber bunyi tersebut.
2.3. AKUSTIK (ACOUSTICS)
Akustik adalah gejalah perubahan sesuatu karena menumbuk suatu benda.
Pengertian lain akustik merupakan pengendalian bunyi agar diperoleh kualitas bunyi yang baik. Akuistika adalah semua hal yang berkaitan dengan bunyi secara teori atau teknis. Akuistika lingkungan adalah pengendalian bunyi secara arsitektural.
Peristiwa akustik adalah hal-hal yang dialami bunyi baik diluar maupun di dalam ruang. Peristiwa akustik yang umum terjadi, adalah sebagai berikut :
a. Bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi.
b. Propagasi, proses perambatan gelombang bunyi ke segala arah oleh medium penghantar yang dipengaruhi oleh kerapatan dan suhu medium.
c. Refleksi (pemantulan bunyi), pemantulan bunyi oleh suatu medium yang rambatannya berubah kea rah sesuai sudut pantulnya. Medium berupa material reflector memiliki kemampuan memantulkan bunyi lebih tinggi daripada menyerap bunyi.
d. Absorbsi merupakan penyerapan energi bunyi oleh medium,yangenerginya berubah menjadi energi kinetik dan kalor. Medium berupa material absorber memiliiki kemampuan menyerap bunyi lebih tinggi daripada memantulkan bunyi.
8
e. Difusi, proses penyebaran bunyi oleh suatu medium, dimana rambatan bunyi menjadi berubah arah tersebar kesegala arah. Medium berupa material diffuser berfungsi untuk menyebar arah rambatan bunyi.
f. Transmisi, merupakan penerusan bunyi antar medium.
g. Difraksi, distorsi arah rambatan bunyi akibat mengenai penghalang, sehingga berbelok kearah lain dari arah rambatan semula.
h. Refraksi, pembiasan atau pembelokan golombang bunyi disertai perubahan kecepatan rambat,akibat perubahan kerapatan massa medium yang dilalui.
Kerapatan massa medium beruubah karena mengalami perubahan suhu.
i. Dispersi, perubahan frekuensi bunyi karena perubahan kecepatan rambat akibat perbedaan kerapatan massa atau suhu medium yang dilalui.
j. Atenuasi, penurunan intensitas bunyi akibat bunyi melalui medium.
k. Insulasi, terisolasinya bunyi oleh suatu medium material insulator, sehingga bising tidak atau kurang terambatkan ke ruang lain.
l. Resonansi, bergetarnya suatu benda karena menerima paparan bunyi dari sumber bunyi dengan frekuensi yang sama bunyi alaminya.
m. Cacat akustik, cacat akustik ada beberapa macam, yang paling sering terjadi adalah gema dan gaung.
Peristiwa akustik dalam suatu ruangan yaitu :
Bunyi yang datang atau bunyi langsung
Bunyi pantul
Bunyi yang diserap oleh lapisan permukaan
Bunyi diffuser atau bunyi yang disebar
Bunyi difraksi atau bunyi yang di belokkan
Bunyi yang ditransmisi
Bunyi yang hilang dalam stuktur bangunan
Bunyi yang dirambatkan oleh struktur bangunan.
Material akustik adalah material yang digunakan untuk mengendalikan kualitas akustik (reflector, absorber, diffuser, dan insulator) dengan alokasi sesuai prinsip kerja rambatan dan pantulan bunyi. Setiap jenis material, tergantung frekuensi, memiliki
9
koefisien penyerapan bunyi spesifik. Berdasarkan frekuensi bunyi yang dominan terjadi dalam auditorium, dapat dilakukan pemilihan jenis material yang tepat.
Pemantulan (reflector) memiliki ciri-ciri, sebagai berikut : 1. Daya pantul bunyi lebih tinggi dari daya serapnya.
2. Koefisien penyerapan bunyi rendah (< 0,30).
3. Keras, licin (makin tebal makin baik).
4. Contoh gypsum board, polywood, plexiglass, dan papan plastik kaku.
Penyerap (absober) memiliki ciri-ciri, sebagai berikut.
1. Daya serap bunyi lebih tinggi dari pada daya pantulnya.
2. Koefisien penyerapan bunyi tinggi (> 0,30).
3. Umumnya lunak dan berpori.
4. Terdiri atas material lunak dan/atau berpori, panel, dan resonator rongga.
5. Contoh soft board, selimut akustik (glasswool, rockwool), acoustic tile, mineral tile, dan karpet empuk).
Penyebar (diffuser) memiliki ciri-ciri, sebagai berikut.
1. Merupakan reflector atau absorber dengan bentuk penyusunan irregular.
2. Koefisien penyerapan bunyi tergantung material.
3. Umumnya keras dan licin
4. Dengan bentuk penyusunan irregular maka bunyi pantul dapat dibuat difus (disebar) dan mencegah flutter echo.
Penginsulasi (insulator) memiliki ciri-ciri, sebagai berikut.
1. Terdiri atas selapis material (dinding tunggal) atau kombinasi beberapa lapis material baik reflector maupun absorber (dinding ganda).
2. Dapat menginsulasi bunyi di suatu ruang, sehingga tidak diteruskan ke ruang lain.
2.4. PENGUKURAN BUNYI
Telinga normal tanggap terhadap bunyi diantara jangkauan frekuensi audio sekitar 20 Hz-20.000 Hz. Bunyi pada frekuensi 20 Hz disebut bunyi infrasonic dan di atas 20.000 Hz disebut bunyi ultrasonic. Bunyi dibedakan menjadi tiga berdasarkan
10
frekuensinya yaitu bunyi frekuensi rendah (<1000 Hz), bunyi frekuensi sedang (1000- 4000 Hz), bunyi frekuensi tinggi (>40000 Hz). Berdasarkan penelitian telinga manusia lebih nyaman mendengarkan bunyi-bunyi dalam frekuensi rendah.
Kekuatan bunyi secara umum dapat diukur melalui tingat bunyi (sound levels).
Cara pengukuran kekuatan bunyi berdasarkan jumlah energi yang diproduksi oleh sumber bunyi disebut sound power (P) dalam watt. Sedangkan pengukuran kekerasan bunyi juga dapat dilakukan dengan sound intensity (I) dalam watt/m2
2.5. KOEFISIEN PENYERAPAN BUNYI
Koefisien penyerapan bunyi (α) adalah angka yang menunjukan kemampuan material menyerap energi bunyi. Makin besar koefisiennya, daya serapnya makin tinggi. Setiap termasuk audiens memiliki koefisien penyerapan bunyi spesifik tergantung frekuensi sebagai reaksi yang berbeda terhadap besar energi bunyi yang diterima. Standar frekuensi untuk menentukan koefisien penyerapan bunyi rata-rata suatu material adalah 500 Hz.
Penyerapan energi bunyi oleh material berarti perubahan energi bunyi menjadi energi kinetik dan energi kalor. Material lunak berpori mudah bergetar. Energi bunyi yang diterima berubah menjadi energi kinetik bagi pergerakan getaran tersebut, sehingga absorber memiliki kemampuan tinggi dalam menyerap bunyi. Energi kalor terbentuk karena adanya gesekan antar molekul saat bergetar.
Untuk menghitung serapan bising dari material perlu adanya pengujian, alat uji yang digunakan adalah Kundts Tube Impedance. Alat ini berbentuk pipa sebagai pengisolasi suara dengan beberapa perangkat lain yang membantu. Prinsip kerja alat ini adalah bunyi dari speaker dialirkan dalam pipa, dimana diujung pipa terdapat material peredam yang akan menyerap bunyi dari speaker. Nilai absorpsivitas suara dapat diketahui menggunakan persamaan berikut:
α =𝑤𝑎/𝑤𝑖 (2.1)
Dimana:
Wa: daya suara yang diserap
Wi: daya suara yang tiba pada permukaan bahan
Khotimah dkk (2015) dalam Doelle (2006), penyerapan bunyi adalah perubahan energi bunyi menjadi suatu bentuk lain, biasanya panas melewati suatu bahan atau
11
ketika menumbuk suatu permukaan. Efisiensi penyerap bunyi suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien penyerap bunyi Koefisien penyerapan bunyi suatu permukaan adalah bagian energi bunyi datang yang diserap atau tidak dipantulkan oleh permukaan. Koefisien ini dinyatakan dalam huruf Greek α. Nilai α dinyatakan dalam bilangan antara 0 dan 1. Berdasarkan standar ISO 11654 dimana koefisien serapan bahan akustik minimal sebesar α = 0,15 (Khotimah, 2015: 91).
2.6. DEFINISI KOMPOSIT
Pengertian komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan di gabung. Sanjay K. Mazumdar dalam bukunya Composites manufacturing (2001) menjelaskan komposit adalah bahan hibrida yang terbuat dari resin polimer diperkuat dengan serat, menggabungkan sifat-sifat mekanik dan fisik.
Ilustrasi ikatan dan sifat fisik polimer dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.1. Pembentukan material komposit menggunakan serat dan resin (Mazumndar , 2001)
Struktur komposit umumnya terdiri dari dua komponen yang satu komponennya adalah matriks yang berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal. Matriks yang umum digunakan adalah carbon, glass, kevlar, dll. Sementara komponen yang lain disebut filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks. Filler yang umum digunakan adalah carbon, glass, aramid.
Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna (Daniel dkk.,1942).
2.7. KLASIFIKASI KOMPOSIT
Bahan komposit pada umumnya terdiri dari dua unsur, yaitu serat (fiber) sebagai bahan pengisi dan bahan pengikat serat-serat tersebut yang disebut matrik. Penggunaan serat sendiri yang utama untuk menentukan karakteristik bahan komposit, seperti:
12
kekakuan, kekuatan, daya sereap/redam terhadap suara serta sifat-sifat mekanik yang lainnya. Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut untuk diarahkan sehingga kekuatannya dapat diatur hanya pada arah tertentu yang kita kehendaki, hal ini dinamakan "tailoring properties" dan ini salah satu sifat istimewa komposit yaitu ringan, kuat, tidak terpengaruh korosi, dan mampu bersaing dengan logam, dengan tidak kehilangan karakteristiknya.
Komposit merupakan terobosan baru dalam ilmu bahan sebagai bahan konstruksi selain logam/metal. Seiring dengan perkembangannya ilmu komposit, komposit bermetrik polimer mengalami pertumbuhan yang sangat pesat dan ada kecenderungan dalam perkembangannya material komposit bergeser pada penggunaan kembali serat alam (back to nature) sebagai pengganti serat sintetik. Demikian juga komposit antara serat batang pisang dan serbuk gergajian kayu mempunyai kemampuan untuk bisa dijadikan bahan pembuatan produk meskipun kekuatannnya lebih rendah dari komposit antara serat sabut kelapa dan serbuk gergajian kayu, namun komposit ini kemampuan untuk daya redamnya lebih baik sehingga lebih cocok untuk interior ruangan yang memerlukan kedap suara (Purwanto, 2017).
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah dilakukan maka dilakukan penelitian tentang pembuatan komposit dari bahan limbah yang serbuk gergajian kayu dan serat akar wangi untuk menghasilkan komposit yang mempunyai sifat redam suara untuk pembuatan bahan pembuat ruangan yang kedap suara. Dengan diperolehnya bahan komposit yang mempunyai sifat peredam suara/daya absorpsi suara yang seperti bahan lain misal kayu maka bahan komposit tersebut dapat dijadikan bahan dasar alternatif dalam pembuatan produk yang membutuhkan daya absorpsi misalnya dinding mobil, dinding ruangan maupun peralatan kotak speaker. Berdasarkan matriks yang digunakan komposit dapat dikelompokkan atas:
a. PMC: Polymer Matriks Composites (Menggunakan Matriks Polimer)
Polimer merupakan matriks yang paling umum digunakan pada material komposit. Karena memiliki sifat yang lebih tahan terhadap korosi dan lebih ringan. Matriks polimer terbagi 2 yaitu termoset dan termoplastik. Perbedaannya polimer termoset tidak dapat didaur ulang sedangkan termoplastik dapat didaur ulang sehingga lebih banyak digunakan. Jenis-jenis termoplastik yang biasa digunakan adalah polypropylene (PP), polystryrene (PS), polyethylene (PE), dan lain-lain.
13
Berdasarkan serat yang digunakan komposit serat (fiber-matrikscomposites) dibedakan menjadi:
Fibre composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik
Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.
Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:
Continuous Fibre Composite, tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya.
Woven Fiber Composit, komposit iini tidak mudah dipengaruhhi antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan.
Discontinous Fibre Composite, adalah tipe komposit dengan serat pendek.
Tipe ini dibedakan lagi menjadi 3 : a. Aligned discontinous fibre
b. Off-axis aligned discontinous fibre c. Randomly oriented discontinous fibre Berdasarkan strukturnya komposit dibedakan atas:
Particulate Composite Materials (komposit partikel) merupakan jenis komposit yang menggunakan partikel/butiran sebagai filler (pengisi). Partikel berupa logam atau non logam dapat digunakan sebagai filler.
Fibrous Composite Materials (komposit serat) terdiri dari duakomponen penyusun yaitu matriks dan serat.
Structural Composite Materials (komposit berlapis) terdiri dari sekurang- kurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari masing- masing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna. Untuk lebih jelasnya, pembagian komposit dapat dilihat pada Gambar 2.2.
14 Gambar 2.2 Struktur Bagan Komposit (Deborah, 2009)
Gambar 2.1. Pembagian komposit Gambar 2.2. Pembagian komposit
b. MMC: Metal Matriks Composite (menggunakan matriks logam)
Metal Matriks Composite adalah salah satu jenis komposit yang memiliki matriks logam. MMC mulai dikembangkan sejak tahun 1996. Pada mulanya yang diteliti adalah Continous Filamen MMC yang digunakan dalam industri penerbangan (Deborah, 2009).
Gambar 2.3. Proses pembuatan metal-matrix sebuah komposit (Deborah, 2009)
c. CMC: Ceramic Matriks Composite (menggunakan matriks keramik)
Keramik merupakan material yang tahan oksidasi dan tahan terhadap suhu yang tinggi, namun memiliki kerapuhan luar biasa, dengan nilai ketangguhan patah tang sangat rendah. Komposit bermatriks keramik diperkuat dengan serat
15
panjang maupun pendek.proses pembuatannya adalah melalui proses penekanan keadaan panas, penekanan panas isostatik, sintering fase air.
Berikut tabel perbandingan kemampuan serap suara pada masing-masing material dengan frekuensi 500 Hz.
Tabel 2.1. Material dan koefisien serap suara
Material Koefisien serap
pada frekuensi 500 Hz
Semen 0.015
Semen lapis keramik 0.01
Semen lapis karpet tebal 0.14
Semen lapis kayu 0.10
Batu bata ekspos 0.06
Papan kayu 0.10
Tirai sedang/tebal 0.49/0.55
Kaca buram 0.04
Eternit 0.17
Gypsum 0.05
Manusia 0.46
Sumber: Suharyani dan Mutiari (2013)
Angka koefisien serap bunyi (α) sangat dipengaruhi oleh jenis dari bahan material dan untuk mengetahui kemampuan bahan dalam menyerap bunyi ditampilkan dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Bahan dan koefisien serap bunyi (α) Bahan Angka koefisien serap bunyi (α)
Dinding batu 0.03
Permadani 0.30
Celotex 0.35
Gelas 0.02
Vilt rambut 0.50
Linoleum 0.02
Plester tembok 0.02
Sumber: Sear et al., 1962
2.8. SERBUK KAYU
Berbagai macam pohon dan tanaman baik yang berdaun lebar maupun berdaun sempit/kecil tumbuh subur di Indonesia. Pohon yang ada di lingkungan kita, menghasilkan kayu yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Dalam prows pemanfaatan kayu sebagian besar digergaji terlebih dahulu, menghasilkan limbah serbuk gergaji. Limbah serbuk gergaji yang melimpah di lingkungan kita banyak yang terbuang, bahkan tidak dimanfaatkan dan hanya dibakar saja. Padahal pembakaran
16
serbuk gergaji ini masih menimbulkan dampak pada lingkungan. Sejumlah efek samping negatif yang cukup berarti diantaranya polusi udara dan kerusakan lingkungan disebabkan pemilihan cara yang kurang tepat (Ginting, 1998). Bahan-bahan yang ada di lingkungan sebaiknya dimanfaatkan agar tidak menimbulkan dampak negatif terhadap kehidupan.
Di Indonesia potensi limbah kayu menunjukkan angka yang tinggi. Berdasarkan data departemen kehutanan, setiap tahunnya dihasilkan limbah biomassa sebanyak 261,99 juta ton. Limbah serbuk gergaji kayu biasanya dihasilkan sebagai hasil samping proses pembangunan rumah dan produksi industri kayu, seperti kayu lapis serta mebel.
Limbah serbuk gergaji kayu biasanya dimanfaatkan untuk bahan bakar tunggu (briket), media tanam ataupun hanya dibakar dan dibuang sebagai sampah. Oleh karena itu, diperlukan sebuah inovasi baru agar limbah kayu ini mempunyai nilai lebih.
Kayu telah digunakan sebagai bahan struktur sejak dahulu. Kayu mempunyai kekuatan tarik dan tekan, dan secara stuktural cocok untuk berperan sebagai elemen yang memikul beban jenis tekan aksial, tarik aksial, dan beban lentur (MacDonald, 2001). Demikian halnya dengan serbuk kayu pengergajian merupakan salah satu jenis kayu partikel yang berukuran 0,25 mm - 2,00 mm, bobotnya ringan dalam keadaan kering dan mudah diterbangkan oleh angin. Kandungan kimia kayu adalah selulosa, lignin dan zat lain (termasuk zat gula). Dinding sel tersusun sebagian besar oleh selulosa (C6H10O5). Selulosa adalah suatu bahan yang tidak begitu asing lagi bagi manusia meskipun merupakan karbonhidrat selulosa bukanlah sumber makanan bagi manusia. Lignin adalah suatu campuran zat-zat organik yang terdiri dari zat karbon, zat air atau hidrogen, dan oksigen. Serbuk gergaji kayu mengandung komponen utama yaitu selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu.
Gambar 2.4. Serbuk kayu Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
17
2.9. SABUT KELAPA
Kelapa merupakan tanaman perkebunan/industri berupa pohon batang lurus dari famili Palmae. Ada dua pendapat mengenai asal usul kelapa yaitu dari Amerika Selatan menurut D.F. Cook, Van Martius Beccari dan Thor Herjerdahl dan dari Asia atau Indo Pasific menurut Berry, Werth, Mearil, Mayurathan, Lepesma, dan Pureseglove. Kata coco pertama kali digunakan oleh Vasco da Gama, atau dapat juga disebut Nux Indica, al djanz al kindi, ganz-ganz, nargil, narlie, tenga, temuai, coconut, dan pohon kehidupan.
Kelapa merupakan tumbuhan produktif, Kondisi ini juga yang menyebabkan banyak penduduk lokal yang bergantung pada sektor industri kecil yang bergerak pada pengelolaan kelapa. Selama ini serat kelapa hasil industri kecil tersebut hanya dipergunakan untuk keperluan rumah tangga saja. Fokus penelitian ini adalah untuk meningkatkan daya guna dan fungsi serat kelapa dalam bentuk lain, yaitu mencampurkannya dengan berbagai matrik.
Sabut kelapa merupakan bagian terbesar dari buah kelapa yaitu sekitar 35% dari bobotnya. Sabut kelapa merupakan limbah yang mudah didapat pada daerah di sepanjang pesisir seperti kebanyakan wilayah Indonesia. Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang utama di dunia dengan luas perkebunan kelapa mencapai 3,76 juta Ha dan total produksi sebanyak 14 milyar butir kelapa (Direktorat Kredit, BPR dan UMKM, 2000).
Sabut kelapa terdiri dari 75% serat dan 25% gabus. Sabut kelapa dapat dimanfaatkan sebagai bahan industri karpet, pengisi sandaran kursi, dashboard mobil, kasur, plafon, atau bahan panel dinding tahan gempa. Sabut kelapa memiliki sifat tahan lama, ulet, kuat terhadap gesekan, tidak mudah patah, tahan terhadap air, tidak mudah membusuk, tahan terhadap jamur dan hama serta tidak dihuni oleh rayap (Isroful, 2009).
Sabut kelapa memiliki pengaruh terhadap kekuatan bending produk asbes semen dengan perlakuan terbaik pada persentase serat kelapa 2,4% dengan model anyam (Jufri, 2009). Pemanfaatan sabut kelapa juga dapat digunakan sebagai peredam suara.
Sabut kelapa memenuhi persyaratan untuk peredam suara sesuai ISO 11654, dengan komposisi sabut kelapa diatas 0,15 dihasilkan bahan penyerapan gelombang bunyi oleh peredam suara berbahan dasar material sabut kelapa (Kuriati et al., 2006).
18 Gambar 2.4. Sabut kelapa
Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
2.10. SAMPAH KERTAS
Struktur bahan utama dari sampah kertas berupa lignoselulosa yang terdiri atas komponen selulosa, hemiselulosa, dan lignin (Bobleter 1994, Hendricks dan Zeeman 2009). Lignoselulosa pada umumnya diperoleh dari kayu yang diproses hingga menjadi bubur kertas. Pengemasan kertas sangat beragam tergantung dari proses pengolahannya adapun sifat kekuatan dan mekanisnya bergantung pada perlakuan mekanis pada serat serta penambahan pada bahan pengisi dan pengikatnya.
Sampah kertas merupakan material sisa yang tidak diinginkan setelah berakhirnya dalam suatu proses. Sampah kertas merupakan kategori sampah non- biodegradable dengan sifat recyclable (sampah kertas tidak bisa diurai melalui proses biologi namun dapat diolah dan digunakan kembali untuk meningkatkan nilai guna barang secara ekonomis).
Gambar 2.5. Limbah kertas Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
19
Upaya pengelolaan daur ulang sampah kertas telah banyak dilakukan pada jaman sekarang, seperti dengan menyediakan tempat sampah yang sudah dipecah menjadi beberapa kategori sampah (sampah basah dan sampah kering). Akan tetapi strategi ini masih belum memberikan hasil yang signifikan dalam reduksi jumlah sampah kertas, dengan kata lain manajemen yang ada saat ini belum sepenuhnya berjalan efektif. Masih banyak masyarakat yang membuang sampah tidak berdasarkan kategori sampah.
Negara-negara maju umumnya telah membuat peraturan untuk membuang sampah berdasarkan kategori sampah tersebut contohnya dengan membuat program pemilahan pada tempat sampah, akan tetapi sebelum dilakukan program pemilahan sampah tersebut masyarakat telah diberi penyuluhan dampak yang terjadi jika sampah menumpuk, di Indonesia memang sudah diberlakukan program pemilahan sampah pada tempat sampah, tetapi kesadaran masyarakat untung membuang sampah berdasarkan jenisnya masih sangat kurang.
Peningkatan pemahaman dan penyuluhan kepada masyarakat perlu dilakukan baik dengan sosialisasi secara langsung maupun tidak langsung. Sampah kertas sebagai salah satu bahan baku industri daur ulang saat ini belum terkelola dengan maksimal sehingga hanya 70% saja yang dapat dimanfaatkan kembali atau didaur ulang. Padahal jumlah timbulan sampah kertasbisa mencapai sekitar 10% dari jumlah keseluruhan sampah. Oleh karena itu diperlukan strategi yang baik agar sampah kertas dapat dikelola secara maksimal (Wahyono, 2001).
Kertas adalah bahan tipis dan rata yang dihasilkan dengan kompresi serat yangberasal dari pulp. Serat yang digunakan adalah serat alami mengandung selulosadan hemiselulosa. Pemakaian bahan pembuatan kertas sering menggunakan gabungan antara serat panjang dan serat pendek untuk menghasilkan kertas yang kuat dan halus. Kertas merupakan salah satu kebutuhan manusia dalam kegiatan sehari-hari, sehingga pemakaian kertas setiap harinya berjumlah sangat besar.
Sampah kertas jenisnya bermacam-macam, misalnya kertas HVS (kertas komputer dan kertas tulis), kertas kraft, karton, dan kertas berlapis plastik. Biasanya aktivitas yang berbeda menghasilkan jenis-jenis sampah kertas yang berbeda pula.
Masing-masing jenis kertas juga memiliki karakteristik tersendiri sehingga kemampuannya untuk didaur ulang dan produknya juga berbeda-beda. Sementara itu sebagian besar kertas pembungkus makanan tidak didaurulang, begitu juga dengan
20
kertas tissue. Kertas pembungkus makanan sulit didaur ulang karena adanya lapisan plastik, sedangkan kertas tissue karena sifatnya yang mudah hancur.
2.11. STYROFOAM
Styrofoam atau plastik busa masih tergolong salah satu jenis plastik. Styrofoam berbahan dasar dari polystyrene yang termasuk bahan polimer sintetis. Polistirena ditemukan sekitar tahun 1930, proses pembuatannya menggunakan polimerasi adisi dengan tekanan menggunakan proses peniupan. Stirena dapat diperoleh dari sumber alam yaitu petroleum. Stirena merupakan cairan yang tidak berwarna menyerupai minyak dengan bau seperti benzena dan memiliki rumus kimia C6H5CH=CH2 atau ditulis sebagai C8H8. Menurut Sulcan dan Endang, sifat dari styrofoam yang sangat ringan, kaku, tembus cahaya, dan murah tetapi cepat rapuh menjadi alasan penggunaan seng dan senyawa butadien dalam proses pembuatannya. Hal ini menyebabkan polisterin kehilangan sifat jernihnya dan berubah warna menjadi putih susu.
Gambar 2.6. Limbah styrofoam Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
Kemudaian untuk kelenturannya, ditambahkan zat plasticizer seperti dioktil ptalat (DOP) dan butil hidroksi toluena (BHT) . Sebagai salah satu jenis plastik yang berbahan dasar dari polysterene dengan proses peniupan, styrofoam memiliki karakteristik-karakteristik umum sebagai berikut (Sari et al., 2016):
Sifat mekanis styrofoam kaku, keras, mempunyai bunyi seperti metalic bila dijatuhkan.
Ketahanan terhadap bahan kimia tidak sebaik polypropylene. Polystyrene larut dalam eter, hydrocarbon. Polstyrene mempunyai daya serap air yang rendah dibawah 0,25%.
21
Mempunyai kekuatan permukaan relatif lebih keras dari jenis termoplastik yang lain namun mudah tergores.
Mempunyai derajat transparansi yang tinggi dan dapat memberikan kilauan yang baik yang tidak dimilki oleh jenis plastik lain.
Mempunyai daya serap air yang rendah maka polystyrene digunakan untuk keperluan alat listrik.
Polystyrene mempunyai softening point yang rendah (90°C), sehingga tidak digunakan untuk pemakaian pada suhu tinggi. Selain itu polimer ini mempunyai sifat konduktivitas panas yang rendah.
Penggunaan styrofoam salah satunya adalah sebagai kemasan atau wadah makanan karena bahan ini memiliki beberapa kelebihan. Bahan styrofoam mampu mencegah kebocoran dan tetap mempertahankan bentuknya saat dipegang, mampu mempertahankan panas dan dingin tetapi tetap nyaman dipegang, mempertahankan kesegaran dan keutuhan bahan yang dikemas, biaya murah, serta ringan. Di Indonesia, penggunaan styrofoam sebagai wadah makanan makin menjamur karena barang ini sangat mudah ditemukan dimana-mana (Sitanggang dan Lisna, 2010). Selain digunakan sebagai pembungkus makanan, penggunaannya digunakan untuk bahan pelindung dan penahan getaran barang yang rentan rusak seperti elektronik (seperti televisi, DVD, kulkas dan lain-lainnya) atau barang pecah belah lainnya (seperti guci, piring, gelas dan lain-lainnya) (Munir dan Dzulkiflih, 2016).
2.12. LEM PUTIH PVAC
Lem ini dapat digunakan untuk merekatkan kayu, kertas, koraltex, bahan, dan bahkan dapat digunakan sebagai plamur tembok. Umumnya, ketika kita mendengar istilah "lem kayu", yang dimaksud adalah lem PVA atau lem PVAc (polyvinyl acetate).
Lem ini sering disebut dengan "lem putih" atau "lem kuning" yang dapat dibersihkan dengan menggunakan air. Namun, tersedia pula beberapa merek perekat PVA yang tahan air. Perlu diingat, ketika merekatkan kayu dengan lem ini, jangan lupa untuk membiarkan permukaan lem mengering selama sekitar 10 menit sebelum merekatkan sisi-sisi permukaannya.
22 Gambar 2.6. Lem putiv PVAc
Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
23
BAB 3
DESAIN DAN METODE PENELITIAN
3.1. PERUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN PENELITIAN Beberapa tujuan yang diharapkan dari penelitian ini antara lain:
a. Mengetahui kemampuan dari papan serat kelapa untuk menyerap suara (coefficient of sound absorption) dan mengetahui kemampuannya untuk mereduksi suara (Sound transmission loss).
b. Mengetahui komposisi atau formulasi yang paling tepat terhadap pengaruh akustik pada material serat ini.
c. Mengetahui tingkat toksisitas dari material uji sehingga tidak membahayakan lingkungan
3.2. STUDI LITERATUR
Studi literatur merupakan bagian dari kegiatan mengumpulkan berbagai teori yang mendukung (theoritical level) kepada penelitian yang akan dilakukan, dengan tujuan untuk mengidentifikasi konsep, teori, dan fakta.
3.3. PERSIAPAN PERALATAN
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan spesimen antara lain:
a. Klem C
Alat ini akan digunakan untuk menekan spesimen dengan cetakan. Peralatan ini tidak dibeli dari toko bahan bangunan.
Gambar 3.1. Klem C Gambar 3.1. Klem C Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
24
b. Cetakan
Cetakan yang digunakan adalah pipa paralon dengan diameter 3 inch, untuk media penahan menggunakan kayu yang dipotong sesuai dengan diameter pipa paralon.
Gambar 3.2. Cetakan Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
c. Jangka sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur dimensi spesimen komposit.
Gambar 3.4. Jangka sorong
d. Timbangan
Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat serbuk gergaji, bubur kertas, sabut kelapa, dan berat styrofoam dalam menentukan fraksi volume serat pada proses pembuatan komposit.
Gambar 3.5. Timbangan Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
25
e. Blender
Peralatan ini digunakan untuk mencampur material yang akan dicetak sebagai spesimen uji.
Gambar 3.6. Blender Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
f. Baskom plastik
Baskom plastic digunakan sebagai tempat pencampuran material yang akan dibentuk menjadi spesimen uji.
Gambar 3.7. Baskom plastik Sumber: Dokumentasi pribadi
3.4. PROSES PEMBUATAN SPESIMEN
Urutan dalam pembuatan spesimen adalah sebagai berikut :
Pada tahap awal dipersiapkan serat coir yang diberi perlakuan pendahuluan (pretreatment), yaitu dari mulai pengupasan serat dari gabus kelapa, pengeringan, dan pemotongan berbagai ukuran serat sabut kelapa. Kelapa yang digunakan adalah kelapa muda yang diperoleh dari para pedagang es kelapa muda dengan alasan bahwa limbah ini banyak yang belum dimanfaatkan oleh masyarakat.
Untuk mendapatkan serat dari kelapa muda ini masih menggunakan sistem manual yaitu dengan cara diparut. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan ukuran partikel yang lebih
26
kecil dan seragam. Cara manual ini membuat pekerjaan menjadi lambat. Untuk mengatasinya perlu dikembangkan atau dibuat alat untuk memarut sabut kelapa muda
Gambar 3.8. Sabut kelapa muda yang dikeringkan Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
Serat kelapa yang sudah dikupas, dibersihkan dari sabut-sabut yang masih tersisa pada permukaan serat. Setelah semua bersih, serat kelapa tersebut dikeringkan dengan memanfaatkan energi panas matahari. Proses pengeringan ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan air yang masih tersisa pada tumpukan serat. Apabila tidak di keringkan, maka pada penumpukkan serat akan terjadi pelapukan dan serat berbau busuk serta ditumbuhi bakteri.
Pembuatan bubur kertas dilakukan dengan cara merendam kertas bekas terlebih dahulu dengan air agar lebih lunak saat dihancurkan menggunakan blender. Perendaman dilakukan sehari semalam. Setelah direndam selanjutnya dilakukan penggilingan menggunakan blender.
Pada material styrofoam juga dilakukan kegiatan pemarutan. Aktivitas ini dilakukan untuk mendapatkan ukuran partikel styrofoam yang lebih kecil dan seragam. Proses pemarutan dilakukan dengan cara manual sehingga waktu proses menjadi lama sehingga perlu dipikirkan untuk membuat mesin parut styrofoam. Sementara itu, pada material serbuk gergaji hanya dilakukan penyaringan dengan menggunakan ayakan agar diperoleh ukuran partikel serbuk gergaji yang lebih kecil.
Tahapan pencampuran antara matrik dengan sabut
Matrik yang digunakan dalam penelitian ini adalah bubur kertas, serbuk gergaji, sabut kelapa, dan styrofoam. Untuk ke-empat jenis matrik ini perbandingan campuran dibuat bervariasi untuk melihat pengaruh kandungan serat dan matrik terhadap sifat mekanik dan besarnya pengaruh terhadap karakteristik akustik dari papan serat tersebut.
Variasi dari dari perbandingan tersebut adalah :
27
a. Komposisi 1 terdiri dari 300 gram bubur kertas; 140 gram sabut kelapa; 140 gram serbuk gergaji; dan 75 gram styrofoam.
b. Komposisi 2 terdiri dari 140 gram bubur kertas; 300 gram sabut kelapa; 140 gram serbuk gergaji; dan 75 gram Styrofoam.
Perbandingan ini berdasarkan hasil penelitian karakteristik mekanik yang pernah dilakukan. Sebelum proses pencampuran, sabut dan matrik ditimbang untuk mendapatkan perbandingan yang diinginkan. Kemudian diaduk di dalam wadah pencampur. Setelah itu dicampurkan serat sabut kelapa muda dengan perbandingan yang telah ditentukan ke dalam matrik yang sudah diaduk rata dengan air dan kemudian diaduk rata dengan serat sabut kelapa.
Gambar 3.9. Proses pencampuran seluruh material Sumber: Dokumentasi (2018)
Setelah pengadukan rata, adonan dimasukan ke dalam cetakan dan kemudian dilakukan pengepresan dengan menggunakan klem C. Sebelum dimasukkan ke dalam cetakan dan untuk menghindari material agar tidak lengket dengan cetakan maka digunakan media plastik seperti terlihat pada Gambar 3.10 di bawah ini.
Gambar 3.10. Penggunaan plastik untuk menghindari lengket Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
Setelah itu material dijemur untuk memudahkan pengeluaran material dari cetakan. Setelah beberapa saat maka material tersebut dikeluarkan dari cetakan dan selanjutnya dijemur di bawah terik matahari. Proses pengeringan ini bertujuan untuk mengeluarkan kadar air yang terdapat dalam material uji.
28 Gambar 3.11. Pengeringan sebelum dikeluarkan dari cetakan
Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
Gambar 3.12. Proses pengeringan menggunakan terik matahari Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
Setelah betul-betul kering maka material spesimen siap untuk dilakukan pengujian.
Spesimen uji Komposisi A Spesimen uji Komposisi B Gambar 3.13. Hasil pengeringan menggunakan terik matahari
Sumber: Dokumentasi pribadi (2018)
3.5. TAHAP PENGUJIAN SPECIMEN
Setelah spesimen uji dianggap telah kering dan berkurang kadar airnya, maka langkah selanjutnya adalah melaksanakan pengujian di laboratorium. Pengujian yang pertama adalah untuk mengetahui kemampuan serap udara. Kemudian dilakukan pengujian tingkat toksisitas (kadar racun) dalam material uji.
Untuk pengujian kemampuan serap udara dilakukan dengan menggunakan jasa Laboratorium Sucofindo. Pengujian di Laboratorium Sucofindo menggunakan metode
29
ASTM C423. Pengujian tingkat toksisitas (kadar racun) dari material spesimen dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar IPB.
3.6. PENGOLAHAN DATA DAN ANALISIS HASIL PENELITAN
Pada tahap ini dilakukan pengolahan data yang diperoleh dari hasil pengujian laboratorium. Setelah itu dilakukan analisis dan interpretasi hasil eksperimen untuk memberikan gambaran secara menyeluruh sebagai bahan pertimbangan dalam desain komposit.
3.7. KESIMPULAN
Langkah ini merupakan bagian akhir dari penelitian yang membahas kesimpulan dari hasil yang diperoleh serta usulan atau rekomendasi untuk implementasi lebih lanjut pada penelitian selanjutnya.
30
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. KARAKTERISTIK KOMPOSIT SERABUT KELAPA MUDA
Kelapa muda atau yang sering dikenal dengan nama “Degan” banyak memberikan manfaat bagi manusia. Air dan daging kelapa yang masih muda selain dapat memberikan manfaat bagi tubuh manusia, juga terdapat potensi lainnya yang belum dimanfaatkan secara optimal.
Selama ini pedagang degan hanya menjual air degan dan batok kelapa dari degan tersebut sehingga nilai tambah yang diperoleh dari kelapa muda sangat kecil.
Sementara itu, serabut kelapa yang masih muda tidak banyak dimanfaatkan. Padahal serabut kelapa tersebut memiliki potensi yang tinggi untuk dijadikan material dasar pembuatan papan peredam suara. Penggunaan serabut kelapa muda memerlukan perlakuan lebih lanjut agar dapat meningkatkan kualitas serabut kelapa muda yang berfungsi sebagai penguat atau pengisi yang baik. Salah satu perlakuan yang dapat dilakukan dalam membuat material komposit yaitu dengan memarut kelapa muda hingga diperoleh ukuran partikel lebih kecil.
Selain kelapa muda, untuk membuat papan komposit dapat juga dengan menambahkan beberapa material seperti serbuk gergaji kayu, kertas, dan lain-lain.
Dalam penelitian ini papan komposit peredam suara akan menggunakan beberapa kombinasi formula dengan menggunakan material serabut kelapa muda, serbuk gergaji, bubur kertas, dan limbah styrofoam.
Untuk mendapatkan komposisi terbaik sebagaimana yang diinginkan, maka dalam pembuatan komposit peredam suara dapat divariasikan dalam beberapa komposisi campuran. Pada penelitian ini dilakukan kombinasi 2 (dua) variasi jumlah campuran yaitu: komposisi pertama adalah 300 gram bubur kertas; 140 gram sabut kelapa; 140 gram serbuk gergaji; dan 75 gram styrofoam. Sedangkan komposisi kedua terdiri dari 140 gram bubur kertas; 300 gram sabut kelapa; 140 gram serbuk gergaji; dan 75 gram Styrofoam. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi komposisi campuran terbaik untuk komposit papan berpenguat serabut kelapa muda, serbuk gergaji kayu, bubur kertas, dan styrofoam dengan lem PVC sebagai matriknya (perekat) untuk penggunaan material peredam suara. Adapun pengujian yang dilakukan
31
untuk mengetahui kemampuan redam dengan kualitas yang baik, ditunjukkan dengan nilai redaman tinggi.
Gambar 4.1. Pengambilan limbah serbuk gergaji kayu dari pengerajin kusen dan pintu Sumber: Dokumen pribadi (2018)
Pada Gambar 4.1 terlihat bahwa serbuk gergaji kayu diambil pengerajin kusen dan pintu yang ada di sekitar Citayam Bojonggede - Kabupaten Bogor, dengan alasan bahwa pada daerah tersebut berdasarkan observasi ditemukan limbah serbuk gergaji yang tidak dimanfaatkan bahkan dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Untuk limbah kulit kelapa muda dapat dengan mudah ditemukan di sekitar Universitas Pancasila Jakarta. Limbah kulit kelapa muda ini kemudian diolah dengan cara diparut guna mendapatkan ukuran partikel yang lebih kecil.
Gambar 4.2. Pengambilan limbah serabut kelapa muda dari pedagang es kelapa muda (degan) Sumber: Dokumen pribadi (2018)
4.2. PENGUJIAN KOEFISIEN SERAP SUARA
Hasil pengujian koefisien penyerapan suara berikut adalah data hasil pengujian dari dua jenis spesimen yang terdiri dengan komposisi A terdiri dari 300 gram bubur kertas, 140 gram serabut kelapa, 140 gram serbuk kayu, dan 75 gram styrofoam.
Sementara itu, komposisi B yang terdiri dari 140 gram bubur kertas, 300 gram serabut kelapa, 140 gram serbuk kayu, dan 75 gram styrofoan. Adapun frekuensi masuk adalah 125 Hz; 250 Hz; 500 Hz; 1000 Hz; 2000 Hz dan 4000 Hz.
32 Tabel 4.1 Hasil pengujian koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing
komposisi spesimen dan frekuensi masukan.
No Frekuensi Komposisi
A B
1 125 (Hz) Energi Datang (dB) 93.5 93.5 Energi Serap (dB) 92.5 92.2 2 250 (Hz) Energi Datang (dB) 94.3 94.3 Energi Serap (dB) 94.2 90.9 3 500 (Hz) Energi Datang (dB) 86.7 86.7 Energi Serap (dB) 70.4 66,.4 4 1000 (Hz) Energi Datang (dB) 84.6 84.6
Energi Serap (dB) 74.9 69,.8 5 2000 (Hz) Energi Datang (dB) 90.3 90.3
Energi Serap (dB) 88.3 62,.6 6 4000 (Hz) Energi Datang (dB) 79.7 79.7
Energi Serap (dB) 62.4 58.3 Sumber: Hasil Pengolahan (2018)
Tabel 4.1 di atas, memberikan informasi terkait dengan koefisien penyerapan suara untuk masing-masing komposisi spesimen dengan tingkat frekuensi suara yang terjadi pada setiap spesimen uji. Tingkat frekuensi suara menunjukkan nilai yang tidak seragam setiap spesimen uji baik dengan komposisi spesimen uji yang sama maupun yang berbeda. Frekuensi suara datang tertinggi pada kedua komposisi spesimen adalah 94,3 dB di frekuensi 250 Hz sedangkan frekuensi suara datang terendah pada kedua komposisi spesimen adalah 79,7 dB di frekuensi 4.000 Hz. Sementara itu, frekuensi suara serap tertinggi adalah 94,2 dB pada komposisi spesimen A di frekuensi 250 Hz, sedangkan frekuensi serap terendah adalah 58,3 dB pada komposisi spesimen B dengan frekuensi 4.000 Hz. Untuk lebih memperjelas, dapat dilihat grafik distribusi tingkat frekuensi suara pada Gambar 4.3.
33 Gambar 4.3. Distribusi suara datang (dB) pada spesimen komposisi A terhadap frekuensi suara
Gambar 4.3 memberikan informasi terkait dengan distribusi suara datang (dB) terhadap frekuensi suara (Hz). Frekuensi rata-rata yang digunakan dalam pengujian ini dimulai dari frekuensi 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1.000 Hz, 2.000 Hz, dan 4.000 Hz.
Lebih lanjut, gambar tersebut juga menunjukkan pergerakan hasil yang berbeda pada tiap frekuensi. Pada frekuensi suara terendah sebesar 125 Hz dengan energy datang atau suara yang dimasukkan sebesar 93,5 dB. Selanjutnya dengan perlakuan yang berbeda pada frekuensi 2.000 Hz dimasukkan suara sekitar 90,3 dB.
Untuk mengetahui besarnya koefisien serapan suara, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:
Spesimen 1 pada komposisi A dengan frekuensi 125 Hz, perhitungan koefisien serap suara (α) sebagai berikut:
α = 𝑊𝑎
𝑊𝑖
Dimana diketahui energi yang terbaca pada spesimen 92,5 dB dan energi suara datang 93,5 dB, sehingga energi yang terserap pada spesimen dapat dihitung sebagai berikut : Energi serap = 93,5 dB – 92,5 dB
= 1,00 dB
Untuk koefisien serap suara dengan mengetahui energi serap suara (Wa = 1,00 dB), energi suara datang (Wi = 93,5 dB), sehingga didapatkan hasil sebagai berikut :
α = 1.00 93.5
75 80 85 90 95 100
0 1000 2000 3000 4000 5000
Suara Datang (dB)
Frekuensi (Hz)
