SKRIPSI
“ANALISA REDAMAN SUARA KOMPOSIT RESIN POLYESTER YANG BERPENGUAT SERBUK KAYU JATI”
Skripsi Ini Salah Satu Syarat Untuk memperoleh Gelar Sarjana Teknik (S-1) Pada Fakultas Teknik Universitas Halu Oelo
OLEH
LEO JUMADIN AWAL HAMSA E1C1 10 035
PROGRAM STUDI : S1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI
ii ANALISA REDAMAN SUARA KOMPOSIT RESIN POLYESTER YANG
BERPENGUAT SERBUK KAYU GERGAJI Nama Mahasiswa : Leo Jumadin Awal Hamsa
Stambuk : E1C1 10 035 Jurusan : Teknik Mesin
Pembimbing : 1. Jenny Delly.,ST.,MT
2. Al Ichlas Imran.,ST.,M.Eng
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dan menganalisa koefisien redaman suara komposit resin polyester yang berpenguat serbuk kayu jati terhadap fraksi volume serat pada frekuensi suara 250 Hz, 500 Hz, dan 750 Hz. Pada penelitian ini menggunakan alat uji redaman suara jenis sound level meter menggunakan standar ASTM E 1050-98. Matriks yang digunakan adalah polyester dan partikel jenis serbuk kayu jati. Komposit dicetak dengan fraksi volume (70:30, 60:40, 50:50)% menggunakan cetakan 300 X 300 X 30 mm. Spesimen uji dibuat dengan diameter 30 mm dan tebal 10 mm. Hasil penelitian menunjukan bahwa untuk nilai koefisien serap suara tertinggi terdapat pada fraksi volume 40% yaitu 0,67871 dengan frekuensi 250 Hz. Sedangkan koefisien serap suara terendah dengan fraksi volume 30% adalah 0,58069 dengan frekuensi 750 Hz.
iii THE SOUND ATTENUSTION ANALLYSIS POLYESTER RESIN WITH
BE STRENGTHENER OF SAWS WOOD POWDER Name : Leo Jumadin Awal Hamsa
Stambuk : E1C1 10 035
Ladders : Mechanical Engineering Preceptor : 1. Jenny Delly., ST., MT
2. Al Ichlas Imran., ST., M.Eng
Abstract
The sound attenustion anallysis polyester resin with be strengthener of saws wood powder.The purpose of this study was to determine and analyze the sound attenuation coefficient of the polyester resin composite powder strengthener teak against fiber volume fraction sound frequencies of 250 Hz, 500 Hz, and 750 Hz. In this study using sound attenuation test equipment (sound level meter ) with specimens that are tailored to the standard ASTM E 1050-98. Composite test material is divided into 3 fiber volume fraction of 30 %, 40 %, 50 %. The results showed that for sound absorption coefficient is highest at 40 % volume fraction of 0.67871 with a frequency of 250 Hz . While the sound absorption coefficient of the lowest with 30 % volume fraction is 0.58069 with a frequency of 750 Hz.
Keywords: Composite, Polyester Resin, Saws Wood Powder, Saws Wood Powder, Coefficient.
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Skripsi : Analisa Redaman Suara Komposit Resin Poliester yang Berpenguat Serbuk Kayu Jati
Nama Mahasiswa : Leo Jumadin Awal Hamsa Stambuk : E1 C1 10 035
Program Studi : S-1 Teknik Mesin
Mengetahui, Pembimbing I
Jenny Delly, ST.,MT Nip. 19720310 199903 2 001
Pembimbing II
Al Ichlas Imran, ST.,M.Eng Nip. 19880901 201504 1 001
Menyetujui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Muh. Hasbi, ST., MT Nip. 19740324 200312 1 001
vi KATA PENGANTAR
Assalamu Alaikum Wr. Wb.
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat limpahan rahmat dan hidayah-Nya penulis diberi kesehatan sehingga dapat menyelesaikan penulisan Skripsi yang berjudul “ANALISA REDAMAN SUARA KOMPOSIT RESIN POLIESTER YANG BERPENGUAT SERBUK KAYU” dapat diselesaikan. Skripsi ini disusun untuk melengkapi persyaratan kelulusan pada Program Studi S-1 Teknik Mesin Universitas Halu Oleo Kendari serta Salawat dan Salam pada Junjungan kita Baginda Rasulullah Muhammad SAW.
Terimakasih penulis ucapkan kepada Bapak Jenny Delly, S.T.,M.T sebagai Pembimbing I dan Al Ichlas Imran, ST.,M.T sebagai Pembimbing II, yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan bimbingan serta motivasi kepada penulis, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
Terimakasih dan penghargaan tak lupa penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung, utamanya kepada:
1 Prof. Dr. Ir. H. Usman Rianse, M.Si selaku Rektor Universitas Halu Oleo.
2 Mustarum Musaruddin, ST.,MIT.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik, Univesitas Halu Oleo.
3 Muh. Hasbi, ST.,MT selaku ketua progam studi S-1 Teknik Mesin, Univesitas Halu Oleo.
vii 4 Jenny Delly, ST.,MT selaku Penasehat Akademik.
5. Seluruh dosen dan staf, khususnya pada Program Studi S-1 Teknik Mesin yang telah banyak memberikan ilmu dan bantuannya kepada penulis.
6. Teman-teman yang selalu memberikan inspirasi dan semangat untuk terus maju dalam menyelesaikan penulisan skripsi ini.
Akhir kata semoga laporan ini dapat memberikan manfaat dan pengalaman kepada penulis dan pembaca. AMIN YA ROBBIL ALAMIN
Wassalamu Alaikum Wr. Wb.
Kendari. April 2016
viii DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
ABSTRAK ... ii
1. ABSTRAK INDONESIA ... ii
2. ABSTRAK INGGRIS ... iii
LEMBARAN PENGESAHAN ... iv
1. PENGESAHAN PEMBIMBING... iv
2. PENGESAHAN PENGUJI ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR SIMBOL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 3 1.4 Batasan Masalah ... 3 1.5 Manfaat Penelitian ... 4 1.6 Sistematika penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pustaka Terdahulu... 6
2.2 Teori Dasar ... 7
2.2.1 Definisi Komposit ... 7
2.2.2 Klasifikasi Komposit ... 8
2.3 Sebuk Gergaji Kayu Jati ... 11
2.4 Resin Poliester ... 12
ix
2.6 Landasan Teori Bunyi ... 15
2.6.1 Bunyi ... 16
2.6.2 Tingkat Bunyi (Sound Level) ... 18
2.7 Akustik (Acoustics) ... 19
2.8 Pengukuran Bunyi ... 23
2.9 koefisin Penyerapan Bunyi ... 23
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 26
3.2 Alat dan Bahan... 26
3.2.1 Alat ... 26
3.2.2 Bahan ... 29
3.3 Tahapan Penelitian ... 30
3.3.1 Pengambilan serbuk gergaii kayu jati ... 30
3.3.2 Prosedur Pembuatan Komposit ... 31
3.3.3 Pembuatan Spesimen uji ... 31
3.3.4 Pengujian specimen ... 32
3.4 Prosedur pengujian redaman suara ... 32
3.5 Pengambilan data dan Analisa Data ... 33
3.5.1 Pengambilan Data………...33
3.5.2 Analisa Data………33
3.6 Diagram Alur Penelitian ………... 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Karasteritik Kompoit Serbuk Gergaji Kayu………..35
4.2 Pengujian Koefisien serap suara ... 37
BAB V PENUTUP ... 44
5.1 kesimpulan ... 44
5.2 saran ... 44 DAFTAR PUSTAKA
x DAFTAR SIMBOL
SYMBOL NOTASI SATUAN
mf Massa matriks resin polyester (gr) mm Massa matriks resin polyester (gr)
Vf Fraksi volume serat (%)
Wa Daya suara yang diserap (Hz)
Wi Daya suara yang tiba pada permukaan bahan
m Massa jenis matriks polyester (gr/cm3) f Massa Jenis Serbuk Kayu Jati (gr/cm3)
xi DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 2.1 Pembentukan Material Komposit Menggunakan
Serat dan Resin ... 7
Gambar 2.2 Struktur Bagan Komposit ... 10
Gambar 2.3 Proses Pembuatan Metal Matriks Sebuah Komposit ... 11
Gambar 3.1 Cetakan Komposit ... 27
Gambar 3.2 Kamera Digital ... 27
Gambar 3.3 Saringan ... 27
Gambar 3.4 Timbangan Digital ... 28
Gambar 3.5 Jangka Sorong ... 28
Gambar 3.6 Sound Level Meter ... 29
Gambar 3.7 Serbuk Gergaji Kayu ... 29
Gambar 3.8 Resin Polyester ... 30
Gambar 3.9 Mirror Glaze ... 30
Gambar 3.10 Spesimen Uji ... 31
Gambar 3.11 Sketsa Alat Uji Redam Suara ... 32
Gambar 4.1 Pengambilan Limbah Serbuk Gergai Kayu Jati dari Mebeler ... 36
Gambar 4.2 Hubungan Antara Frekuensi Terhadap Koefisien Serap Suara ... 41
xii DAFTAR TABEL
Table 2.1. Sifat-sifat Kayu Jati ... 12
Tabel 4.1 Hasil pengujian koefisien penyerapan suara (α) untuk
masing-masing fraksi volume serat dan frekuensi masukan .... 37
Tabel 4.2. Nilai koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing
xiii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Perhitungan Fraksi Volume Serap Lampiran 2. Perhitungan Koefisien Serap Suara Lampiran 3. Pembuatan Spesimen
Lampiran 4. Pembuatan Alat Uji Lampiran 5. Pengujian Spesimen
1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Bahan-bahan bangunan yang berkarakter akustik biasanya tidak terlalu diperhatikan oleh masyarakat ketika merancang sebuah bangunan. Terutama bila bangunan hanya digunakan sebagai tempat tinggal. Pemikiran ini tidak sepenuhnya benar bila disesuaikan dengan kondisi saat ini. Ketika kebisingan disekitar bangunan terus meningkat, demikian juga dengan adanya peningkatan standar kehidupan masyarakat, berdampak meningkatkan kebutuhan ruang musik dan film didalam rumah dikenal dengan istilah home-theatre. Hal ini mengakibatkan kebutuhan bahan-bahan peredam atau bahan-bahan yang memiliki kemampuan akustik terus meningkat. Namun tingginya harga bahan bangunan yang memiliki sifat akustik yang baik menyebabkan bahan ini tidak terjangkau masyarakat secara luas.
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.
2 Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai peredam suara adalah papan komposit yang terbuat dari campuran limbah serbuk gergaji kayu jati dan pasir. Ketersediaan serbuk gergaji sekarang ini sangat melimpah, hal ini terkait dengan banyaknya industri mabel yang banyak dijumpai dimasyarakat. Serbuk gergaji merupakan limbah dari industri mabel yang umumnya hanya dibuang begitu saja. Produk-produk yang biasa dihasilkan dari limbah serbuk gergaji antara lain kuseng, daun pintu, dan jendela mebeler. Banyaknya industri kecil menengah yang memproduksi barang-barang tersebut memungkinkan banyaknya limbah yang dihasilkan. Limbah tersebut dapat berupa sebetan, partikel maupun serbuk gergaji. Potensi ini perlu digunakan untuk memberikan manfaat atau nilai tambah bagi poroduk utamanya bagi pembuatan bahan tiruan seperti papan partikel. Partikel kayu jati dipilih oleh tersediaannya yang cukup melimpah dan dalam penelitian ini akan dicoba pembuatan yang terbuat dari campuran limbah serbuk gergaji kayu dengan resin polyester.
Dari urain diatas maka, dipandang perlu untuk melakukan penelitian dengan judul “Analisa Redaman Suara Komposit Resin Polyester Yang Berpenguat Serbuk Kayu Jati
1.2 Rumusan Masalah
Dari latar belakang masalah yang peneliti uraikan sebelumnya, agar dapat dianalisis dan dapat menjawab permasalahan yang ada dalam sebuah penelitian, maka perumusan masalahnya dalam penelitian ini adalah bagaimana koefisien redaman suara komposit resin polyester yang berpenguat serbuk kayu jati terhadap fraksi volume serat pada frekuensi suara 250 Hz, 500 Hz, dan 750Hz?.
3 1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui dan menganalisa koefisien redaman suara komposit resin polyester yang berpenguat serbuk kayu jati terhadap fraksi volume serat pada frekuensi suara 250 Hz, 500 Hz, dan 750 Hz.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Matriks yang digunakan adalah jenis resin polyester. 2. Serbuk kayu jati dengan ukuran 40 mesh.
3. Perbandingan Fraksi volume yang digunakan adalah fraksi volume serat – polyester dengan perbandingan : 30% serat dan 70 % resin polyester, 40% serat dan 60% resin polyester, 50% serat dan 50 % resin polyester.
4. Kompost yang dibuat berbentuk panel dengan ukuran 30 x 30 x1cm.
Komposit yang telah dicetak berbentuk panel kemudian, diptong-potong menjadi spesimen dengan ukuran (10x10x1) cm.
5. Spesimen bahan peredam bunyi sebanyak 27 spesimen yang terdiri dari fraksi volume serat yaitu 30:70% sebanyak 9 spesimen, 40:60% sebanyak 9 spesimen, 50: 50% sebanyak 9 spesimen;
6. Jumlah 9 spesimen untuk masing-masing frekuensi 250Hz sebanyak 3 spesimen, frekuensi 500 Hz sebanyak 3 spesimen dan frekuensi 750 Hz sebanyak 3 spesimen;
4 7. Untuk melakukan pengujian redaman suara maka, dibuat alat pengujian redaman suara yang terdiri dari komponen-komponen sound system, speaker, sound level meter dan pipa penghubung dari speaker ke sound level meter. 8. Frekuensi yang diberikan 0–250 Hz, 0–500 Hz, dan 0–750 Hz dan tingkat
tekanan bunyi yang terekam pada alat sound level meter pada skala desibel (dB).
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dalam penelitian ini adalah:
1. Sebagai tambahan pengetahuan dan wawasan material peredam suara kepada peneliti.
2. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang manfaat sisa serbuk kayu jati sebagai bahan peredam suara.
3. Sebagai bahan masukan perkembangan ilmu pengetahuan dibidang ilmu material dan penelitian lebih lanjut.
1.6 Sistematika Penulisan
Agar penelitian ini dapat mencapai tujuan, terfokus dengan baik, maka disusun penulisan dengan tersistematis sebagai berikut :
BAB I : Pendahuluan
Berisi tentang, Latar Belakang Penelitian, Rumusan Masalah, Tujuan Penelitian, Batasan Masalah, Manfaat Penulisan dan Sistematika Penulisan.
BAB II : Tinjauan Pustaka
5 penelitian yang telah dilakukan sebelumnya yang memiliki hubungan dengan tema penelitian dan dasar-dasar teori yang mendukung penelitian yang dilakukan.
BAB III : Metode Penelitian
Mencakup tentang, Waktu dan Tempat Penelitian, Pemilihan Alat dan BahanProsedur Penelitian, Prosedur Pengambilan Data dan Diagram Alir Penelitian.
BAB IV : Hasil Dan Pembahasan
pada bab ini menjelaskan hasil penelitian dan pembahasan penelitian BAB V: Kesimpulan Dan Saran
berisi tentang kesimpulan dan saran berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan.
6 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pustaka Terdahulu
Eriningsih (2009), telah melakukan penelitian komposit serat rami dan limbah rami sebagai bahan absobpsi suara. Dari hasil pengujian dan perhitungan menunjukan bahwa proses alkalisasi dapat mempengaruhi penurunan koefisien absorpsi suara. Besarnya fraksi void mempengaruhi sifat porositas komposit semakin tinggi fraksi void, semakin tinggi pula koefisien absopsi suara. Koefisien absorpsi suara optimum diperoleh pada komposit limbah serat rami tanpa alkalisasi dengan α = 0,64 pada frekuensi rendah(31,5-1600) Hz, dengan α = 0,80 pada freuensi tinggi (1600-3200) Hz.
Lokantara dkk (2011) Telah melakukan penelitian tentang studi perlakuan panjang serat dan fraksi volume serat terhadap sifat akustik komposit tapis kelapa/poliester sebagai alteratif pengganti bungbungan bambu gamelan bali. Bahan penelitian ini adalah serat tapis kelapa yang dipotong-potong berukuran 5mm, 10mm, dan15mm yang diberi perlakuan NaOH 5% selama 2 jam, polyester, hardener metil etil keton periokside jenis mekpo, dan gliserin. Pengujian ini dengan menggunakan fariasi fraksi volume serat12%,16% dan 20%. Dari perbandingan komposit dengan bambu dihasilkan bahwa koefisien serapan suara bambu cenderung lebih stabil dan lebih tinggi dibanding kandengan komposit.
Karlinasari dkk (2011), Melakukan penelitian sifat penyerapan dan isolasi suara papan wol berkerapatan sedang tinggi dari beberapa kayu cepat tumbuh dari jenis sengon (Paraserianthes falcataria), kayu afrika (Maesopsiseminii) dan
7 mangium (Acacia mangium). Partikel kayu yang digunakanberukuran wol dan perekat sintesis yang digunakan isosianat. Dari hasil penelitian ini papan wol berkerapatan 0,8 g/cm3 memiliki nilai koefisien absorpsi suara (α) lebih tinggi dibanding dengan papan berkerapatan 1,0 g/cm3 pada kisaran frekuensi rendah dan tinggi. Pada frekuensi sedang papan partikel wol dari kayu cepat tumbuh bersifat merefleksikan suara.
2.2 Teori Dasar
2.2.1 Defenisi Komposit
Pengertian komposit adalah bahan yang terbentuk apabila dua atau lebih komponen yang berlainan digabung. 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 dibawah ini.
Gambar 2.1. Pembentukan material komposit menggunakan serat dan resin (Sanjay K. 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
8 (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)
2.2.2 Klasifikasi Komposit
Berdasarkan matriks yang digunakan komposit dapat dikelompokkan atas:
1. 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.
Berdasarkan serat yang digunakan komposit serat (fiber-matrikscomposites) dibedakan menjadi:
1. Fibre composites (komposit serat) adalah gabungan serat dengan matrik 2. Flake composites adalah gabungan serpih rata dengan matrik.
3. Particulate composites adalah gabungan partikel dengan matrik.
4. Filled composites adalah gabungan matrik continous skeletal Laminar composites adalah gabungan lapisan atau unsur pokok lamina.
9 Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit yaitu:
1. Continuous Fibre Composite
Tipe ini mempunyai susunan serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara matriksnya.
2. Woven Fiber Composit
Komposit iini tidak mudah dipengaruhhi antar lapisan karena susunan seratnya mengikat antar lapisan.
3. Discontinous Fibre Composite
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:
1. Particulate Composite Materials (komposit partikel) merupakanjenis komposit yang menggunakan partikel/butiran sebagai filler (pengisi). Partikel berupa logam atau non logam dapat digunakan sebagai filler.
2. Fibrous Composite Materials (komposit serat) terdiri dari duakomponen penyusun yaitu matriks dan serat.
3. Structural Composite Materials (komposit berlapis) terdiri darisekurang-kurangnya dua material berbeda yang direkatkan bersama-sama. Proses pelapisan dilakukan dengan mengkombinasikan aspek terbaik dari
masing-10 masing lapisan untuk memperoleh bahan yang berguna. Untuk lebih jelasnya, pembagian komposit dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.2 Struktur Bagan Komposit (Deborah, 2009)
2. 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).
11 Gambar 2.3. Proses pembuatan metal-matrix sebuah komposit
(Deborah, 2009)
3. 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 panjang maupun pendek.proses pembuatannya adalah melalui proses penekanan keadaan panas, penekanan panas isostatik, sintering fase air.
2.3. Serbuk Gergaji Kayu Jati
Serbuk gergaji adalah serbuk kayu berasal dari kayu yang dipotong dengan gergaji. Kayu jati memiliki nama botani Tectona grandits L.f. Serbuk gergaji mempunyai manfaat yaitu mempermudah pembentukan pori-pori.
12
Tabel 2.1 Sifat-sifat Kayu Jati
No Sifat Satuan Nilai
1 Berat Jenis Kg/cm 0.62- 0.75
2 Kadir Abu % 1.4
3 Kadar Silika % 0.4
4 Serabut % 66.3
5 Nilai Kalor Cal/gram 5081
6 Kerapatan Cal/gram 0.44
Serbuk gergaji mengandung komponen utama selulosa, hemiselulosa, lignin dan zat ekstraktif kayu. Serbuk gergaji kayu merupakan bahan berpori, sehingga air mudah terserap dan mengisi pori-pori tersebut.Dimana sifat serbuk gergaji yang higroskopik atau mudah menyerap air. (Feny,2011).
2.4 Resin Polyester
Resin polyester tak jenuh atau sering disebut polyester merupakan matrik dari komposit. Resin ini termasuk juga dalam resin termoset. Pada polimer termoset resin cair diubah menjadi padatan yang keras dan getas yang terbentuk oleh ikatan silang kimiawi yang membentuk rantai polimer yang kuat. Resin termoset tidak mencair karena pemanasan. Pada saat pencetakan, resin ini tidak perlu diberikan tekanan, karena ketika masih cair memiliki viskositas yang relatif rendah, mengeras dalam suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas (tidak seperti resin termoset lainnya). Pada umumnya resin poliester (polyester) kuat terhadap asam kecuali asam pengoksida, tetapi memiliki
13 ketahanan yang rendah terhadap basa. Jika resin ini dimasukkan ke dalam air mendidih selama 300 jam maka akan pecah dan retak-retak. Secara luas poliester digunakan dalam bentuk bahan komposit.
Poliester merupakan jenis material polimer thermosetting yaitu jenis material diman terbentuknya ikatan dibantu oleh panas, katalis atau gabungannya. Matriks ini dapat menghasilkan keserasian matriks-penguat dengan mengontrol faktor jenis danjumlah komponen, katalis, waktu, dan suhu. Sifatnyatahan creep, memadai selaku perekat struktur berbeban berat, serta tahan kondisi ekstrim panas, radiasi, kelembaban, dan tahan kimia.
Resin poliester merupakan resin yang paling banyak digunakan dalam berbagai aplikasi yang menggunakan resin termoset, baik secara terpisah maupun dalam bentuk material komposit. Resin Polyester seperti yang telah dijelaskan diatas memiliki banyak kelebihan sekaligus beberapa kelemahan, dalam aplikasi komposit resin poliester dalam hal ini poliester tidak jenuh, biasanya ditambahkanpenguat (reinforced) berupa serat. Serat yang digunakan sebagai penguat adalah bisa berupa serat gelas, serat alam, serta carbon dan berbagai serat lainnya. Karena sifatnya yang polar, hampir semua jenis serat bisa dikombinasikan dengan resin poliester.
Penambahan filler atau fiber pada resin poliester dilakukan dengan berbagai macam alasan, namun secara umum penambahan fiber pada material resin poliester bertujuan untuk:
a. Mengurangi biaya dari prosespencetakan (moulding) b. Untuk memfasilitasi proses pencetakan (moulding)
14 c. Untuk memberikan sifat-sifat mekanik tertentu pada material yang ingin
dibuat.
Dalam melakukan fabrikasi menggunakan resin polyester, kita harus meyakinkan bahwa resin dan additif lainnya harus sudah tersebar secara merata sebelum katalis ditambahkan. Dan dalam proses pengadukan jangan sampai ada udara yang terperangkap didalam larutan komposit. Sehingga kemudian akan menyebabkan sifat mekanik dari material komposit berkurang secara signifikan. Kemudian pemberian katalis juga harus diperhatikanterlalu banyakkatali akanmengakibatkan proses pengerasan terlalu cepat sedangkan jika terlalu sedikit komposit yang terbentuk akan terbentuk under-cure.
2.5 Fraksi Volume dan Massa Jenis Serat
Jumlah kandungan serat dalam komposit, merupakan hal yang terjadi perhatian khusus pada komposit berpenguat serat.Jumlah serat serta karakteristik dari serat tersebut merupakan salah satu elemen kunci dalam analisis mikromekanik komposit.Untuk menghitung fraksi volume, parameter yang harus diketahui adalah berat jenis matriks, berat jenis serat, berat komposit.
Untuk pembuatan komposit dapat dilakukan dengan menggunakan persamaan fraksi.Fraksi pada pembuatan komposit terdiri dari 2 yaitu fraksi volume serat dan fraksi berat komposit. Apabila dalam pembuatan komposit yang diketahui adalah massa jenis serat (ρf) dan massa jenis matriks (ρm) maka, komposit dapat dihitung dengan menggunakan fraksi volume serat.
Vf = 𝑣𝑓
15 Vf = 𝑚𝑓 𝜌𝑓 𝑣𝑐
x
100 % (2) Vc = Vf + Vm (3) Vf = 𝑚𝑓 𝜌𝑓 𝑚𝑓 𝜌𝑓+𝑚𝑚 𝜌𝑚 x 100% (4) dimana:Ʋf = fraksi volume serat (%) ρf = massa jenis serat (gr/cm3 ρm = massa jenis matriks (gr/cm3) mf = massa serat (gr)
mm = massa matriks (gr) VC = volume komposit (cm3) Vf = volume serat (cm3) Vm = volume matriks (cm3)
Sedangkan untuk menghitung massa jenis serat dengan menggunakan persamaan :
ρf =
𝑚f
𝑣f (5)
2.6 Landasan 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
16 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.
2.6. 1 Bunyi (Sound)
Menurut Latifa (2015), terdapat beberapa istilah mengenai bunyi. Istilah tersebut, antara lain sebagai berikut:
1. Bunyi (objektif)
Secara objektif bunyi merupakan penyimpangan tekanan pada medium pengantar akibat energi yang dirambatkan dalam bentuk gelombang oleh sumber getar.
17 Secara subjektif bunyi adalah sensasi pendengaran yang masih dapat ditangkap oleh telinga manusia pada frekuensi dengan rentang 20-20.000 Hz
3. Suara
Suara adalah bunyi yang dihasilkan oleh makhluk hidup, misalnya saat berbicara atau bernyanyi.
4. 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).
5. Panjang gelombang (λ)
Panjang gelombang adalah jarak antara puncak gelombang atau antar lembah gelombang.Satuan panjang gelombang adalah meter.
6. 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.
7. Amplitudo (A)
Amplitudo 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.
18 8. 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 9. Nada
Nada merupakan tinggi rendah bunyi. Makin tinggi frekuensi, makin tinggi nada yang terdengar.
10. Bising
Bising adalah bunyi dengan frekuensi dan amplitude tak beraturan, sehingga menimbulkan ketidaknyamanan audial.
11. Airborne sound
Airborne sound merupakan bunyi yang merambat melalui medium udara. 12. Structureborne sound
Structureborne sound adalah bunyi yang merambat melalui medium benda selain udara. Structureborne sound disebut juga bunyi benda.
2.6.2 Tingkat Bunyi (Sound Level)
Tingkat bunyi adalah karakter bunyi yang menunjukan besar kuatnya bunyi. Kuat bunyi dipengaruhi oleh dua hal,yatu sebagai berikut:
1. Amplitudo (A)
Makin besar simpangan gelombang bunyi yang merambat, makin kuat bunyi yang didengar.
19 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.
2.7 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 akustuk adalah hal-hal yang dialami bunyi baik diluar maupun didalam ruang. Peristiwa akustik yang umum terjadi, adalah sebagai berikut : 1. Bunyi yang dihasilkan oleh sumber bunyi.
2. Propagasi
Perambatan gelombang bunyi ke segala arah oleh medium penghantar yang dipengaruhi oleh kerapatan dan suhu medium.
20 3. 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.
4. Absorbsi
Penyerapan energi bunyi olh medium,yangenerginya berubah menjadi energi kinetik dan kalor. Medium berupa material absorber memiliiki kemampuan menyerap bunyi lebih tinggi daripada memantulkan bunyi.
5. Difusi
Penyebaran bunyi oleh suatu medium, dimana rambatan bunyi menjadi berubah arah tersebar kesegala arah.Medium berupa material diffuser berfungsi untuk menyebar arah rambatan bunyi.
6. Transmisi
Transmisi merupakan penerusan bunyi antar medium. 7. Difraksi
Distorsi arah rambatan bunyi akibat mengenai penghalang, sehingga berbelok kearah lain dari arah rambatan semula.
8. Rafraksi
Pembiasan atau pembelokan golombang bunyi disertai perubahan kecepatan rambat,akibat perubahan kerapatan massa medium yang dilalui. Kerapatan massa medium beruubah karena mengalami perubahan suhu.
21 Perubahan frekuensi bunyi karena perubahan kecepatan rambat akibat perbedaan kerapatan massa atau suhu medium yang dilalui.
10. Atenuasi
Penurunan intensitas bunyi akibat bunyi melalui medium. 11. Insulasi
Terisolasinya bunyi oleh suatu medium material insulator, sehingga bising tidak atau kurang terambatkan ke ruang lain.
12. Resonasi
Bergetarnya suatu benda karena menerima paparan bunyi dari sumber bunyi dengan frekuensi yang sama bunyi alaminya.
13. Cacat akustik
Cacat akustik ada beberapa macam, yang paling sering terjadi adalah gema dan gaung.
Peristiwa akustik dalam suatu ruangan yaitu : c. Bunyi yang datang atau bunyi langsung
d. Bunyi pantul
e. Bunyi yang diserap oleh lapisan permukaan f. Bunyi diffuser atau bunyi yang disebar g. Bunyi difraksi atau bunyi yang di belokkan h. Bunyi yang ditransmisi
i. Bunyi yang hilang dalam stuktur bangunan j. Bunyi yang dirambatkan oleh struktur bangunan.
22 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 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.
23 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.
2.8 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 diatas 20.000 Hz disebut bunyi ultrasonic. Bunyi dibedakan menjadi tiga berdasarkan 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
2.9 Koefisien Penyerapan Bunyi
Koefisien penyerapan bunyi (α) adalah angka yang menunjukan kemampuan material menyerap energi bunyi. Makin besar koefisiennya, daya
24 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 antarmolekul 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 (6)
Dimana:
Wa adalah daya suara yang diserap
Wi adalah 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 ketika menumbuk suatu permukaan. Efisiensi penyerap bunyi suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien penyerap bunyi.
25 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.
26 BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan April 2015 sampai dengan Maret 2016 di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin Universitas Halu Oleo Kendari, dengan terlebih dahulu mempersiapkan alat penelitian dan bahan yang akan digunakan.
Adapun pelaksanannya adalah sebagai berikut:
a. Proses pembuatan spesimen dan alat pengujian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Mekanik dan Material Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo.
b. Proses pengujian mampu redam spesimen komposit dilaksanakan di Laboratorium Elektromedik Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Mandala Waluya. 3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Adapun alat yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Cetakan Papan Komposit
Cetakan Papan komposit digunakan untuk membuat papan komposit dalam bentuk panel. Cetakan ini terbuat dari besi plat dengan ukuran panjang 300 mm, lebar 300 mm dan tinggi 30 mm. Alasan pemilihan besi plat sebagai bahan pembuatan cetakan dikarenakan besi plat tahan terhadap tekanan dan memiliki permukaan yang rata dan halus, yang dapat memberikan pengaruh
27 positif terhadap papan komposit tersebut. Cetakan dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.1 Cetakan komposit 2. Kamera Digital
Digunakan untuk melakukan pengambilan gambar terhadap benda-benda yang perlu didokumentasikan.
Gambar 3.2 Kamera digital 3. Saringan
Digunakan untuk menyaring serbuk kayu jati, dengan ukuran mesh 40.
28 4. Timbangan Digital
Timbangan digital digunakan untuk menimbang berat serbuk, berat resin dan berat katalis dalam menentukan fraksi volume serat pada proses pembuatan komposit.
Gambar 3.4 Timbangan digital 5. Jangka Sorong
Jangka sorong digunakan untuk mengukur spesimen komposit.
29 6. Sound level meter
Digunakan untuuk mengukur suara dari sumber suara.
Gambar 3.6 Sound level meter 3.2.2 Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Serbuk Kayu
Serbuk gergaji kayu jati yang berfungsi sebagai penguat komposit.
30
2. Resin Polyester
Matriks yang digunakan dalam pembuatan papan komposit yaitu Resin polyester dengan pertimbangan bahwa matrik tersebut memiliki properties yang baik.
Gambar 3.8 Resin polyester 3. Mirror Glaze
Mirror glaze digunakan untuk memoles cetakan agar tidak lengket sehingga mempermudah pada proses pencetakan dan pelepasan komposit pada saat mengering..
Gambar 3.9 Mirror glaze 3.3 Tahapan Penelitian
3.3.1 Pengambilan Serbuk Gergaji Kayu Jati
Serbuk kayu jati diambil di tempat pengrajin muebel di Anduonohu. Serbuk kayu jati yang diambil yang memiliki tampak rupa yang bersih dari
31 kotoran dan kering. Serbuk yang diambil kemudian diayak dengan menggunakan mesh 40.
3.3.2 Prosedur Pembuatan Komposit
Pembuatan komposit dilakukan dengan variasi komposisi fraksi volume yang berbeda dengan perbandingan fraksi volume serbuk kayu dan polyester yang dibuat adalah 30% resin : 70% serbuk kayu, 40% resin : 60% serbuk kayu, 50% resin : 50% serbuk kayu. Setelah menentukan fraksi volume serbuk kayu dan resin tersebut dicampur kedalam cetakan, kemudian menutup cetakan, lalu menunggu komposit mengering ±6 jam dan setelah mengering dilakukan pembongkaran cetakan. Semua tahapan proses pembuatan komposit ini dilakukan sebanyak jumlah variasi yang dilakukan pada penelitian ini, yaitu tiga variasi.
3.3.2 Pembuatan Spesimen Uji
Komposit yang telah dicetak berbentuk panel dengan ukuran 300 x 300 x 10 mm, kemudian dibentuk menjadi spesimen uji dengan menggunakan gergaji. Ukuran spesimen uji 100 x 100 mm, disesuaikan dengan besarnya tube impedance alat uji yang digunakan.
100 mm 10 mm 76,2 m m 1 0 0 m m Tanpak samping Tanpak depan
32 3.3.3 Pengujian Spesimen
Pengujian spesimen dengan menggunakan alat eksperimen yang didesain khusus. Alat ini memiliki bahan utama tube impidance yang terbuat baja karbon berbentuk silinder berlubang yang lengkapi kotak speaker. Adapun desain alat pengujian spesimen sebagai berikut :
Gambar 3.11 Sketsa alat uji tube impedance Keterangan: A. Power supply B. Laptop C. Osiloscope D. Amplifier E. Speaker F. Tube impedance G. Specimen
H. Sound level meter
3.4 Prosedur Pengujian Redaman Suara
Adapun proses pengujian redaman suara adalah:
1. Menyiapkan alat dan bahan pengujian yaitu alat pengujian redaman suara dan spesimen uji.
33 3. Meletakan spesimen uji diujung tabung impedance.
4. Menyalahkan sumber bunyi dengan frekuensi tertentu dan meletakan sound level meter diatas mikropon dengan tujuan untuk mengetahui suara mula-mula dari sumber bunyi.
5. Menyalahkan sumber bunyi dengan frekuensi tertentu dan meletakkan sound level meter dibelakang spesimen uji pada mikropon 2 dengan untuk mengetahui nilai redaman suara spesimen uji.
6. Mencatat dan mengolah data hasil pengujian. 3.5 Pengambilan Data dan Analisa Data 3.3.1 Pengambilan Data
Data yang telah diperoleh dari hasil pengujian redaman suara dengan 3 variasi penelitian yang terdiri dari masing-masing 3 spesimen, dibuatkan tabel hasil pengujian.
3.3.2 Analisa Data
Spesimen yang telah diuji sesuai dengan variabel yang diteliti, selanjutnya dibuatkan tabel dan grafik untuk dianalisa nilai redaman bahan yag telah dibuat.
34 3.6. Diagram Alur Penelitian
Gambar 3.12 Diagram alir penelitian Mulai
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Pembuatan komposit Peredam Suara Dengan Variasi Fraksi Volume (50 resin : 50 serbuk kayu , 60 resin: 40 serbuk kayu, dan 70
resin :30 serbuk kayu)%
Pengujian Redaman Suara
Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan dan saran
Selesai Pembuatan Alat uji
35 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Kompsit Serbuk Gergaji Kayu Jati
Serbuk gergaji kayu jati merupakan serbuk yang memiliki potensi sebagai material alternatif untuk pembuatan papan komposit peredam suara. Dalam penelitian ini serbuk akan dimamfaatkan untuk pembuatan papan komposit peredam suara. Pengunaan serbuk gergaji kayu jati terlebih dahulu memerlukan perlakuan lebih lanjut agar dapat meningkatkan kualitas serbuk yang berfungsi sebagai penguat atau pengisi baik. Salah satu perlakuan yang dapat dilakukan dalam membuat material komposit yaitu serbuk gergaji kayu jati adalah dengan membuat komposit dalam bentuk papan partikel. Untuk mendapatkan komposisi terbaik sebagaimana yang diingingkan, maka dalam pembuatan komposit serbuk dapat divariasikan dalam beberapa komposisi campuran. Pada penelitian ini dilakukan kombinasi variasi jumlah campuran resin polyster dan serbuk kayu jati yaitu 70:30%, 60:40% dan 50:50%. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi komposisi campuran terbaik untuk komposit papan berpenguat serbuk gergaji kayu jati dan resin polyester sebagai matriknya (perekat) untuk penggunaan material peredam suara. Metode yang digunakan dalam pembuatan biokomposit resin-serbuk komposit serbuk gergaji kayu jati adalah metode anancetak tek tertutup.
Adapun pengujian yang dilakukan untuk mengetahui kemampuan redam dengan kualitas yang baik yang ditunjukkan dengan nialai redaman tinggi. Untuk mengetahui proses pembuatan dan karakteristik secara fisik komposit campuran
36 serbuk gergaji kayu jati dengan resin polyster dengan tekan dapat kita lihat pada Gambar 4.1 berikut:
Gambar 4.1 Pengambilan limbah serbuk gergaji kayu jati dari mabeler Pada gambar diatas, terlihat bahwa serbuk gergaji kayu jati diambil dimabel-mabel yang ada dalam kota kendari tepatnya diJalan Bay Pas Kendari, dengan alasan bahwa pada daerah tersebut berdasarkan observasi ditemukan limbah serbuk gergaji yang berserahkan dan tidak beraturan yang tidak dimanfaatkan bahkan dapat menimbulkan pencemaran lingkungan. Banyaknya limbah serbuk gergaji yang terbuang maka perlu diadakan pemilihan bahan karna dimabeler banyak limbah serbuk selain serbuk gergaji kayu jati, jadi limbah serbuk gergaji kayu jati dipisahkan dengan limbah serbuk lain. Limbah serbuk kayu jati berbentuk partikel memiliki diameter berbeda-beda sehingga diperlukan proses pengayaman dengan Mesh untuk mendapatkan ukuran partikel yang seragam. Susunan mesh 30, 40 dan 50 dengan ukuran partikel yang diambil mesh 40.
37 4.2 Pengujian Koofisien Serap Suara
Hasil pengujian koefisien penyerapan suara berikut adalah data hasil pengujian dari 27 jumlah spesimen yang terdiri masing-masing 3 spesimen untuk setiap fraksi volume serat 30%; 40%; 50% dengan frekuensi masuk 250 Hz; 500 Hz; dan 750 Hz.
Tabel 4.1 Hasil pengujian koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing fraksi volume serat dan frekuensi masukan.
Fraksi Volume serat (%) Frekuensi 250 (Hz) 500 (Hz) 750 (Hz) Energi Datang (dB) Energi Serap (dB) Energi Datang (dB) Energi Serap (dB) Energi Datang (dB) Energi Serap (dB) 30:70 116.2 79.4 114.8 76.0 119.8 67.1 116.2 80.0 114.8 77.4 119.8 69.9 116.2 74.3 114.8 70.7 119.8 71.7 40:60 116.2 77.9 114.8 74.7 119.8 69.6 Rata-rata 116.2 77.2 114.8 79.9 119.8 69.4 116.2 78.8 114.8 74.9 119.8 71.9 116.2 80.6 114.8 71.3 119.8 71.2 50:50 116.2 78.9 114.8 75.4 119.8 70.8 Rata-rata 116.2 76.7 114.8 78.7 119.8 73.8 116.2 74.8 114.8 73.4 119.8 64.5 116.2 78.8 114.8 69.6 119.8 79.6 116.2 76.8 114.8 73.9 119.8 72.6
Pada tabel 4.1, diatas diperlihatkan data-data tingkat tekanan suara yang terjadi pada setiap spesimen uji. Tingkat tekanan suara menunjukkan nilai yang tidak seragam setiap spesimen uji baik dengan fraksi volume serat sama maupun yang berbeda. Tingkat tekanan suara tertinggi terjadi pada spesimen 3 yaitu 80,6 dB untuk fraksi volume serat 40% pada frekuensi 250 Hz, sedangkan tingkat tekanan suara terendah terjadi pada spesimen 2 yaitu 64,5 dB untuk fraksi volume
38 serat 50% pada frekuensi 750 Hz. Untuk lebih jelas diperlihatkan grafik distribusi tingkat tekanan suara rata-rata dibawah ini.
Gambar 4.2 Grafik distribusi tingkat tekanan suara rata-rata terhadap frekuensi 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz pada fraksi volume serat 30%, 40%, 50%.
Grafik diatas memperlihatkan distribusi tingkat tekanan suara rata-rata yang terjadi pada masing-masing spesimen dengan frekuensi 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz pada fraksi volume serat 30%, 40%, dan 50%. Tingkat tekanan rata-rata tertingggi diperlihatkan pada fraksi volume serat 40% pada frekuensi suara 250 Hz, sedangkan tingkat tekan suara rata-rata terendah diperlihatkan pada fraksi volume serat 30% dengan frekuensi 750 Hz. Tingkat tekanan suara yang terjadi pada material peredam menunjukkan karakteristik serapan bunyi yang akan terjadisuatu material komposit. Tingkat tekanan suara rata-rata pada material peredam menunjukkan grafik kecenderungan menurun seiring dengan meningkatnya frekuensi masukan dan penambahan fraksi volume serat.
77.9 74.7 69.6 78.9 75.4 70.8 76.8 73.9 72.6 68 70 72 74 76 78 80 200 300 400 500 600 700 800 Ti n gkat Te kan an S u ar a ( d B ) Frekuensi (Hz)
39 Tingkat tekanan suara yang terjadi berbanding terbalik dengan koefisien serap suara, atau dengan kata lain bahwa semakin tinggi tekanan suara yang terjadi pada material komposit peredam, maka semakin rendah nilai redaman suaranya atau koefisien serap suaranya. Hal ini dibuktikan dengan hasil perhitungan koefisien serap suara.
Untuk mengetahui koofisien serapan suara, dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.1 berikut ini :
Spesimen 1 pada fraksi volume serat 30% dengan frekuensi 250 Hz, perhitungan koefisien serap suara (α).
α =Wa Wi
Dimana diketahui energi yang terbaca pada spesimen 79,4 dB dan energi suara datang 116, 2 dB, sehingga energi yang terserap pada specimen dapat dihitung sebagai berikut :
Untuk koefisien serap suara dengan mengetahui energi serap suara (Wa = 36,8
dB), energi suara datang (Wi = 116,2 dB), sehingga didapatkan hasil sebagai
berikut :
α = 116,2 dB36,8 dB = 0.31669
Dengan menggunakan persamaan yang sama maka, didapatkan hasil koefisien serap suara untuk setiap spesimen komposit pada masing-masing fraksi
Energi serap = 116, 2 dB – 79,4 dB = 36,8 dB
40 volume serat dan frekuensi. Adapun hasil pengolahan data tingkat tekanan suara didapatkan nilai koefisien serap suara sebagai berikut :
Tabel 4.2 Nilai koefisien penyerapan suara (α) untuk masing-masing fraksi volume serat dan frekuensi masukan.
Fraksi Volume (%)
Frekuensi (Hz)
250 500 750
Koofisien Serap Suara (α)
30:70 0.31669 0.33797 0.43989 0.31153 0.32578 0.41652 0.36058 0.38414 0.4014 Rata-rata 0.3296 0.34929 0.41927 40:60 0.33562 0.304 0.4207 0.32185 0.34756 0.39983 0.30636 0,37891 0.40567 Rata-rata 0.32127 0.35549 0.40873 50:50 0.33993 0.31445 0.38397 0.35628 0.36062 0.4616 0.32185 0.39372 0.33555 Rata-rata 0.33935 0.35626 0.3937
Pada tabel di atas memperlihatkan nilai koefisien serapan suara dari tiap-tiap spesimen komposit serbuk kayu jati. Nilai koefisien serapan suara memperlihatkan nilai yang tidak seragam setiap spesimen uji. Adapun data-data dari nilai rata-rata koefisien serapan suara diperlihatkan pada Gambar grafik 4.2. Kualitas dari bahan peredam suara ditentukan dengan harga koefisien serap suara (α), dimana nilai α dinyatakan dalam bilangan antara 0 dan 1. Semakin kecil nilai koefisien serap suara maka, semakin banyak suara yang dipantulkan dan semakin besar nilai koefisien serap suara maka, semakin baik pula penyerapan suaranya.
41 Material peredam yang baik memiliki nilai koefisien serapan suara lebih besar atau sama dengan (≥ 0,3).
Gambar 4.2 Grafik hubungan koefisien serapan suara pada keseluruhan frekwensi dan fraksi volume serat.
Pada grafik diatas, diperlihatkan nilai koefisien serap suara rata-rata dimana secara keseluruhan nilai menunjukkan angka koefisien serapan suara yang bervariasi dari material komposit serbuk kayu jati. Dimana untuk nilai koefisien serap suara tertinggi terdapat pada fraksi volume serat 30% yaitu 0,4193 dengan frekuensi 750 Hz. Sedangkan untuk hasil data serapan suara terendah terdapat pada fraksi volume serat 40% yaitu 0,3213 dengan frekuensi 250 Hz. Koefisien serap suara cenderung meningkat akibat naiknya frekuensi suara, dimana pada frekuensi 250 Hz terlihat bahwa dari nilai sebaran data rata-ratanya, ini termasuk dalam angka koefisien penyerapan suara yang terendah. Sedangkan pada
0.3296 0.3493 0.4193 0.3213 0.3555 0.4087 0.3394 0.3563 0.3937 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 250 500 750 K o e fi si e n Ser ap Su ar a ( α ) Frekuensi (Hz) FV 30% FV 40% FV 50%
42 frekuensi 750 Hz menunjukkan nilai sebaran koefisieen serap suara rata-rata yang tertinggi.
Adapun yang mempengaruhi ketidak homogen bahan komposit disebabkan oleh beberapa faktor yaitu secara teori komposit dibuat dari dua atau lebih penyusun yang tidak saling melarutkan, proses pencampurannya tidak homogen sehingga hasilya tidak seragam keseluruh bagian sehingga cenderung menghasilkan porositas yang besar. Semakin keras bunyi suatu material dengan kerapatan tinggi maka, material cenderung memantulkan.
Foto makro spesimen komposit dapat memberikan informasi tentang karakteristik sifat yang dimiliki, berikut diperlihatkan gambar dibawah ini.
a. vf : 30% b. vf : 40% c. Vf : 50%
Gambar 4.3, Foto mikro spesimen komposit
Spesimen pada gambar Gambar 4.3 memperlihatkan foto makro spesimen komposit, dimana pada Gambar 4.3a memperlihatkan foto makro spesimen komposit dengan permukaan yang berongga dan terdistribusi secara merata pada permukaan material komposit, sehingga nilai serapan suaranya lebih baik., pada Gambar 4.3b memperlihatkan rongga-rongga dengan jumlah yang sedikit sehingga nilai serap suaran rendah, sedangkan foto makro spesimen.
43 Gambar 4.3c memperlihatkan permukaan yang halus dan licin sehingga memantul suara.
Untuk penambahan serbuk kayu jati pada pembuatan komposit dengan matriks polyester akan meningkatkan nilai koefisien serapan suara pada batas tertentu saja. Keadaan tersebut terlihat dari sebaran data rata-rata pada penambahan serbuk kayu jati sebanyak 30% memperlihatkan nilai yang tinggi dibandingkan penambahan serbuk kayu jati 40% dan 50% untuk frekuensi 750 Hz. Sedangkan pada penambahan serbuk kayu jati 30% dan 40% cenderung meningkat baik frekuensi 250 Hz maupun 500 Hz. Hal ini disebabkan dengan adanya penambahan serbuk kayu jati sampai 50% menyebabkan kerapatan komposit yang tinggi, karena partikel-partikel serbuk kayu jati akan terdesak masuk mengisi kecela-cela bagian terdalam akibat tekanan pencetakan, sehingga permukaan material komposit menjadi padat. Permukaan material komposit yang terlalu rapat/padat sehingga cenderung berubah menjadi memantulkan energi suara ketika mengenai permukaan spesimen.
Pada penambahan partikel serbuk kayu jati dengan fraksi volume 30% meningkat seiring dengan bertambahnya frekuensi suara 750 Hz yang diberikan pada material komposit. Hal ini disebabkan karena partikel-partikel serbuk kayu jati yang ditambahkan hanya sedikit sehingga kerapatan spesimen kecil atau dengan kata lain renggang (berongga). Rongga yang terbentuk pada spesimen komposit akan menyerap suara lebih tinggi karena energi suara yang mengenai permukaan spesimen secara keseluruhan akan diserap.
44 pada material komposit. Hal ini disebabkan karena partikel-partikel serbuk kayu jati yang ditambahkan hanya sedikit sehingga kerapatan spesimen kecil atau dengan kata lain renggang (berongga). Rongga yang terbentuk pada spesimen komposit akan menyerap suara lebih tinggi karena energi suara yang mengenai permukaan spesimen secara keseluruhan akan diserap.
Pada frekuensi 750 Hz akan mempengaruhi sifat materil komposit terhadap fraksi volume serat. Pada grafik terlihat cenderung menurun nilai serap suara seiring dengan bertambahnya partikel serbuk kayu jati. Hal ini disebabkan karena bunyi yang masuk disebarkan melalui panas dalam spesimen yang dihasilkan oleh gesekan molekul antara molekul udara dengan struktur serat, sehingga menyebabkan kerusakan serat pada skala mikro. Kerusakan serat ini akibat frekuensi yang sangat tinggi, sehingga suara yang diberikan akan diserap dan ditransmisikan keluar.
45 BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan analisis terhadap penelitian material komposit peredam suara maka, disimpulkan bahwa nilai koefisien serap suara tertinggi 0,4193 pada fraksi volume serat 30%, dengan frekuensi 750 Hz. Sedangkan nilai koefisien serap suara terendah 0,3213 pada fraksi volume serat 40%, dengan frekuensi 250 Hz. Dari seluruh data spesimen baik fraksi volume serat 30, 40, dan 50% pada frekuensi 250 Hz, 500 Hz, dan 750 Hz menunjukkan angka koefisien serap suara > 0,3 dimana angka tersebut memenuhi syarat untuk dijadikan material peredam. 5.2 Saran
Adapun saran bagi penelitian selanjutnya yang tertarik dengan bahan akustik yaitu :
1. Sebaiknya alat ukur soud level meter dibuat dalam keadaan tertutup agar tidak terpengaruh suara luar.
2. Frekuensi yang lebih tinggi diatas 1000-40000 Hz perlu dilakukan untuk aplikasi ruangan karaoke, home theater dan sebagainya.
DAFTAR PUSTAKA
Deborah.2009.Composites Materials.State University of New York, Buffalo Dept. Mechanical & Aerospace Engineering :USA
Doelle, L, 1985, Akustik Lingkungan Terjemahan Oleh Lea Prasetia: Surabaya: Erlangga.
Erninsih, Rifaida.2009. Komposit Serat Rami dan Limbah Rami Sebagai Bahan Absori Suara.
Gay, Daniel, dkk. 1942. Composites Materials Design and Aplications: CRC Press LCC
Karlinasari, dkk. 2011. Sifat Penyerapan dan Isolasi Papan Wol Berkerapatan Sedang-Tinggi dari Beberapa Kayu Cepat Tumbuh. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 4(1): 8-13
Khotimah, Khusnul dan Susilawati. 2015. Sifat Penyerapn Bunyi pada Komposit Serat Batang pisang (Spb) –Polyester. Jurnal Penelitian pendidikan IPA (JPPIPA), Vol. NO 1.
Latifa. N. L, 2015. Fisika Bangunan 2. Cetakan 1. Jakarta: griya Kreasi
Lokantara, dkk. 2012. Studi Perlakuan Panjang Serat dan Fraksi Volume Serat Terhadap Sifat Akustik Komposit Tapis Kelapa/polyester Sebagai Alternatif Pengganti Bumbungan Bumbu Gamelan Bali. JurusanTeknik Mesin: Universitas Udayana
Mazumdar,Sanjay,K.2001. Composit Manufacturing : CRC Press LLC
Yusril. 2013. Pembuatan dan Uji Karesteristik Akustik Komposit Papan Serat Sabut Kelapa. Insitut Teknologi Nasional Bandung
Lampiran 1. Perhitungan Fraksi Volume Serat
Untuk menghitung fraksi komposit dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu fraksi volume serat dan fraksi berat. Apabila dalam pembuatan komposit dapat diketahui adalah data-data massa jenis serat dan massa jenis matriks maka, yang digunakan dalam perhitungan adalah fraksi volume serat. Adapun persamaan sebagai berikut:
ϑ =
𝑉𝑓 𝑉𝐶=
𝑚 𝜌𝑓 𝑚𝑓 𝜌ƒ+ 𝑚𝑚 𝜌𝑚 Dimana :ʋ
f = fraksi volue serat (%)𝜌
f =massa jenis serbuk kayu jati (gr/cm3)𝑚𝑓 = massa matriks resin polyester (gr)
𝜌𝑚 = massa jenis matriks resin polyester (gr/cm3) 𝑚𝑚 = mass matriks resin polyester (gr)
Dengan menggunakan persamaan diatas untuk fraksi volume serat 30% maka jumlah serat yang dibutuhkan dalam pembuatan komposit dapat ditentukan.
ϑf =
𝑚𝑓 𝜌𝑓 𝑉𝐶 0,3 = 𝑚𝑓 0,8 𝑔𝑟 /𝑐𝑚3 (30 x 30 x 1)𝑐𝑚3 mf = 216 𝑔𝑟sehingga massa serat yang dibutuhkan untuk membuat komposit dengan fraksi volume serat 30% sebesar 216 gr pada volume cetakan 900 cm3.
Sedangkan untuk jumlah matriks resin polyester ditentukan :
0,7 = 𝑚𝑚
1,7 𝑔𝑟 /𝑐𝑚3 (30 x 30 x 1)𝑐𝑚3 𝑚𝑚 = 1071 𝑔𝑟
Untuk perhitungan fraksi volume serat 40% dan 50% dengan menggunakan persamaan yang sama diperlihatkan pada tabel berikut :
Tabel hasil perhitungan fraksi volume serat pada pembuatan komposit serbuk Kayujati dan matriks resin polyester
ʋ
f (%) 𝒎𝒇 (gr) 𝒎𝒎 (gr) 𝝆𝒇 (gr/cm3) 𝝆𝒎 (gr/cm3) VC (cm3) 30:70 216 1071 0,8 1,7 900 40:60 288 918 0,8 1,7 900 50:50 360 765 0,8 1,7 900Lampiran 2. Perhitungan Koefisien Serap Suara (𝜶)
Untuk menghitung serap suara dengan menggunakan persamaan :
α =Wa Wi
Contoh Perhitungan, dimana diketahui energi yang terbaca pada spesimen 79,4 dB dan energi suara datang 116, 2 dB, sehingga energi yang terserap pada specimen dapat dihitung sebagai berikut :
Untuk koefisien serap suara dengan mengetahui energi serap suara (Wa = 36,8
dB), energi suara datang (Wi = 116,2 dB), sehingga didapatkan hasil sebagai
berikut :
α = 36,8 dB 116,2 dB
= 0.31669
Untuk perhitungan specimen-spesimen lain yang menggunakan persamaan sama untuk masing-masing frekuensi dan fraksi volume dapat diperlihatkan pada tabel sebagai berikut :
Energi serap = 116, 2 dB – 79,4 dB = 36,8 dB
Tabel Hasil Pengujian serapan suara untuk tiap-tiap specimen dan frekuensi 250, 500, 750 Hz, pada fraksi volume serat 30%, 40%, 50 .
Fraksi Volume serat (%) Frekuensi Frekuensi (Hz) 250(Hz) 500 (Hz) 750 (Hz) 250 500 750 Energi Datang (dB) Energi Serap (dB) Energi Datang (dB) Energi Serap (dB) Energi Datang (dB) Energi Serap
(dB) Koofisien Serap Suara (α)
30:70 116.2 79.4 114.8 76.0 119.8 67.1 0.31669 0.33797 0.43989 116.2 80.0 114.8 77.4 119.8 69.9 0.31153 0.32578 0.41652 116.2 74.3 114.8 70.7 119.8 71.7 0.36058 0.38414 0.4014 40:60 116.2 77.9 114.8 74.7 119.8 69.6 0.3296 0.34929 0.41927 Rata-rata 116.2 77.2 114.8 79.9 119.8 69.4 0.33562 0.304 0.4207 116.2 78.8 114.8 74.9 119.8 71.9 0.32185 0.34756 0.39983 116.2 80.6 114.8 71.3 119.8 71.2 0.30636 0,37891 0.40567 50:50 116.2 78.9 114.8 75.4 119.8 70.8 0.32127 0.35549 0.40873 Rata-rata 116.2 76.7 114.8 78.7 119.8 73.8 0.33993 0.31445 0.38397 116.2 74.8 114.8 73.4 119.8 64.5 0.35628 0.36062 0.4616 116.2 78.8 114.8 69.6 119.8 79.6 0.32185 0.39372 0.33555 116.2 76.8 114.8 73.9 119.8 72.6 0.33935 0.35626 0.3937
Lampiran 3. Pembuatan Spesimen
Gambar a. Pengambilan Serbuk Gergaji
Gambar c. Pemadatan Bahan Spesimen Didalam Cetakan
Lampiran 4. Pembuatan Alat UJi
Gambar a. Proses Pengelasan Alat Uji
Gambar c. Pemasangan Spiker Didalam Alat UJi
Lampiran 5. Pengujia Spesimen
Gambar a. Persiapan Alat Uji Yang Digunakan
Gambar c. Pemasangan Spesimen Uji Kedalam Tube Impedence
