DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Oleh
MEGA NOVITA SARI 117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2014
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Disusun Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Pada Program Studi Magister Ilmu Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh
MEGA NOVITA SARI 117026016/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2014
PENGESAHAN
Judul Tesis : DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
Nama Mahasiswa : MEGA NOVITA SARI Nomor Induk Mahasiswa : 117026016
Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui, Komisi Pembimbing
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc Ketua
Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S Anggota
Ketua Program Studi,
Dr.Nasruddin MN, M.Eng.Sc NIP. 195507061981021002
Dekan,
Dr. Sutarman,M.Sc NIP. 19631026199103001
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari NIM. 117026016
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Mega Novita Sari
NIM : 117026016
Program Studi : Magister Ilmu Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan,menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non- Exclusive Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalty Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan,mengalih media,memformat,mengelola dalam bentuk data-base,merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 21 Januari 2014
Mega Novita Sari
PANITIA PENGUJI TESIS
KETUA : Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc
Anggota : 1. Prof. Drs. Mohammad Syukur, M.S 2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 3. Dr. Kerista Sebayang, M.S 4. Dr. Susilawati ,S.Si, M.Si
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap Berikut Gelar : Hj. Mega Novita Sari, S.Si Tempat Tanggal Lahir : Surakarta, 11 November 1987
Alamat Rumah : Desa Pandansari RT 05/I Kec. Ajibarang Kab. Banyumas JATENG 53163
Telp /Faks/ HP : +628562502305
e-mail : egha_syarie@yahoo.co.id
DATA PENDIDIKAN
SD : MI Muhammadiyah Ajibarang Tamat : 1999
SMP : SMP Negeri 1 Ajibarang Tamat : 2002
SMA : SMA Negeri 1 Ajibarang Tamat : 2005
Strata-1 : FMIPA UNS Surakarta Tamat : 2009
i
Allah SWT, Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat, karunia dan ridho-Nya, sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Shalawat teriring salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan orang-orang yang mengikutinya hingga akhir zaman.
Dengan selesainya tesis ini, perkenankanlah kami mengucapkan terimaksih sebesar-besarnya kepada :
Rektor Universitas Sumatera Utara, atas kesempatan yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Magister Ilmu Fisika. Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program Pascasarjana FMIPA USU.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Dr.Nasruddin MN, M.EngSc, Sekertaris Program Studi Dr.Anwar Dharma Sembiring, M.S. beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Magister Ilmu Fisika.
Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi-tingginya kami ucapkan kepada Dr.Nasruddin MN, M.EngSc selaku pembimbing utama yang dengan penuhperhatian telah memberikan dorongan, masukkan dan bimbingan hingga tesis ini dapat terselesaikan. Demikian juga kepada Prof.Drs.Mohammad Syukur, M.S selaku anggota pembimbing dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing kami dalam penyelesaian tesis ini. Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya juga kepada para pembanding, Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc, Dr. Kerista Sebayang, M.S, Dr. Susilawati, M.Si yang telah memberikan masukan dan saran yang sangat membangun demi kesempurnaan dalam penulisan tesis ini.
Kepada kedua orang tua penulis, papah tercinta H.Sarijon dan juga ibunda Hj.Sarinem,S.Pd serta suamiku tersayang Dian Yudistira, SH dan buah hatiku Rayyis Azfa Yudistira yang telah sabar dalam memberikan begitu banyak perhatian, dukungan dan juga seluruh keluarga baik yang ada di Jawa maupun keluarga Bapak dan Ibu Mertua di Medan. Terimakasih atas segala pengorbanan baik berupa moril maupun materil, budi baik ini tidak dapat dibalas, hanya Alloh SWT, Tuhan Yang Maha Bijaksana yang mampu membalas semua yang telah diberikan kepada kami.
Tidak lupa terimakasih kepada teman-teman Magister Ilmu Fisika 2011 yang tak bisa disebutkan satu persatu atas segala bentuk kerjasama, dukungan dan perhatiannya. Dan tak terlewatkan teman-teman dalam lingkaran penuh cinta menggapai keridhoanNya yang senantiasa memberikan do’a dan dukungan serta ukhuwah yang indah selama ada di Medan ini.
Besar harapan kami untuk semua pembaca agar dapat memberikan kritik dan saran demi lebih sempurnanya penulisan tesis ini, karena kami menyadari masih terdapat banyak kekurangan pada penulisan tesis ini.
Mega Novita Sari
ii
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh suatu desain dan karakteristik panel akustik sebagai partisi peredam suara. Panel akustik dibuat dengan model multi lapisan komposit yang terdiri dari plywood, busa poliuretan, serat sabut kelapa, limbah kain perca. Pengujian kinerja akustik ini dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi dua mikrofon standar ASTM E-1050-98. Dari hasil penelitian diperoleh nilai koefisien absorpsi maksimal panel tersebut = 0,53 pada frekuensi 64Hz sedangkan pada rentang frekuensi 1000Hz-6000Hz besarnya koefisien merata antara 0,35 - 0,48. Variasi ketebalan serat sabut kelapa berpengaruh pada pergeseran frekuensi penyerapan energi suara, sedangkan dengan penambahan persentase kain perca berpengaruh pada nilai koefisien absorpsi yang juga meningkat. Pada panel multilayer komposit dilakukan pengujian mekanis mengenai kuat tekan dan nilainya 0,879 MPa. Panel ini dapat dijadikan alternatif pengendali bising karena memiliki nilai tingkat daya bunyi 28,64dB dengan pengurangan energi suara 71,24%.
Kata kunci : panel akustik, multilayer komposit, koefisien absorpsi
iii
THE DESIGN AND CHARACTERISTICS OF ACOUSTIC PANEL WITH MULTILAYER COMPOSITE MODEL
FOR SOUND ABSORBER PANELS
ABSTACT
The study has been obtained design and characteristic of acoustic panel for sound absorber. Acoustic panel made with multilayer composite model, consisting of plywood, polyurethane foam, coconut fiber coir, and patchwork. The acoustic characteristics determined with two microphones impedance tube, ASTM E-1050- 98 standard method. Result of this study obtained absorption coefficients maximum α=0.53 frequency of 64Hz, while on frequencies 1000Hz-6000Hz the absorption coefficient between 0.35-0.48. Variation of fiber coir thickness affect shifted frequency of sound energy absorption, and percentage addition of patchwork influence the absorption coefficient also increased. The multilayer composite panels was performed mechanical testing of a compressive strength and its worth 0.879 MPa. This panels can be used as alternative to the active noise control, because the level of sound power 28.64dB with 71.24% reduction of sound energy.
Keyword : acoustic panel, multilayer composite, absorption coefficient
iv DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK ii
ABSTRACT iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 4
1.3 Batasan Masalah 5
1.4 Tujuan Penelitian 5
1.5 Manfat Penelitian 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bunyi dan Kebisingan 7
2.1.1 Bunyi dan Sifat-sifatnya 7
2.1.2 Definisi Kebisingan dan Sumbernya 8
2.2 Material Akustik 9
2.3 Koefisien Absorpsi 11
2.4 Metode Tabung Impedansi 12
2.4.1 Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon 12 2.4.2 Fungsi Pindah (Transfer Function) 13
2.4.3 Matrix Pindah 14
2.5 Material Komposit 16
2.5.1 Definisi Komposit 16
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit 16
v
2.6 Plywood 19
2.7 Poliuretan 20
2.8 Serat Sabut Kelapa 22
2.9 Kain Perca 23
2.10 Uji Fisis dan Mekanis 23
2.10.1 Pengujian Densitas 23
2.10.2 Pengujian Impak 24
2.10.3 Pengujian Kuat Tekan 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 25
3.2 Alat dan Bahan 25
3.2.1 Alat 25
3.2.2 Bahan 26
3.2.3 Skema Alat Penelitian 26
3.3 Variabel Yang Diamati 27
3.3.1 Variabel Bebas 27
3.3.2 Variabel Terikat 27
3.4 Rancangan Penelitian 28
3.4.1 Persiapan Alat dan Bahan 29
3.4.2 Pembuatan Sampel 29
3.4.3 Pengujian Densitas 30
3.4.4 Pengujian Koefisien Absorpsi 31
3.4.5 Kuat Impak 31
3.4.6 Kuat Tekan 32
3.4.7 Perekaman Digital dan Display Grafik 32
3.4.8 Analisa Data 32
3.5 Skema Multilayer Komposit 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Densitas Sampel 34
4.2 Pengujian Koefisien Absorpsi 35
vi
4.2.1 Pengujian Koefisien Absorpsi Setiap Material 35 4.2.2 Pengujian Koefisien Absorpsi Dua Lapisan 39 4.2.3 Pengujian Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan 39 4.2.4 Pengujian Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit 41
4.3 Pengujian Kuat Tekan 47
4.4 Pengujian Impak 49
4.5 Analisa Hasil Produk Partisi Peredam Suara 50 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 52
5.2 Saran 53
DAFTAR PUSTAKA 54
LAMPIRAN-LAMPIRAN 58
vii
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1 Karakteristik Penyerapan Material 10
2.2 Set Up Metode Dua Rongga 12
2.3 Tabung Impedansi Dua Mikropon 12
2.4 Material Berlapis 14
2.5 Jenis-Jenis dari Fiber Reinforced Composites 17
2.6 Mikrostruktur Lamina 17
2.7 Ilustrasi Komposit Berdasarkan Strukturnya 18
2.8 Jenis-Jenis Plywood 19
2,9 Busa Poliuretan 21
2.10 Kain Perca Jenis Kain Katun 23
3.1 Pengujian Respon Frekuensi Dengan Alat Brüel & Kjær 26
3.2 Diagram Alir Penelitian 28
3.3 Model Panel Akustik Multilayer Komposit 33
4.1 Grafik Uji Densitas 35
4.2 Grafik Nilai Koefisien Absorpsi Untuk Setiap Material 36 4.3 Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Sabut Kelapa 37 4.4 Grafik Koefisien Absorpsi Komposit Serat Kain Perca 38 4.5 Grafik Koefisien Absorpsi Dua Lapisan Konfigurasi 39 4.6 Grafik Koefisien Absorpsi Tiga Lapisan Konfigurasi 40 4.7 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Komposit Kain Perca 75%, 50% dan 25% 41 4.8 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Komposit Serat Sabut Kelapa 43 4.9 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca 44 4.10
Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan Variasi Ketebalan Dan Penambahan Kain Perca Pada Frekuensi Rendah
45
4.11 Grafik Koefisien Absorpsi Multilayer Komposit Dengan
Variasi Ketebalan Dan Penambahan % Kain Perca 46 4.12 Skema Pemasangan Panel Akustik Multilayer Komposit 47
4.13 Grafik Kuat Tekan Variasi Ketebalan 48
4.14 Grafik Kuat Tekan Variasi Penambahan % Kain Perca 49 4.15 Grafik Nila Impak (HI) Material Komposit 49
viii
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
2.1 Baku Tingkat Kebisingan, Nilai Ambang Batas 9 2.2 Koefisien Absorpsi Bunyi Beberapa Material 11
2.3 Komposisi Kimia Serat Sabut Kelapa 22
3.1 Perbandingan Komposit Serat Sabut Kelapa 27 3.2 Perbandingan Komposit Limbah Kain Perca 27 4.1 Data Hasil Pengukuran Sampel Uji Densitas 34
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Lampiran Judul Halaman
A Pengujian Fisis Sampel Panel Akustik 58
B Kondisi Pengujian Akustik & Data Pengujian Akustik
Koefisien Absorpsi Material 59
C Data Pengujian Mekanis Panel Akustik 70
D Gambar Sampel Penelitian 73
ii
DESAIN DAN KARAKTERISTIK PANEL AKUSTIK DENGAN MODEL MULTI LAPISAN KOMPOSIT
SEBAGAI PARTISI PEREDAM SUARA
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh suatu desain dan karakteristik panel akustik sebagai partisi peredam suara. Panel akustik dibuat dengan model multi lapisan komposit yang terdiri dari plywood, busa poliuretan, serat sabut kelapa, limbah kain perca. Pengujian kinerja akustik ini dilakukan dengan menggunakan tabung impedansi dua mikrofon standar ASTM E-1050-98. Dari hasil penelitian diperoleh nilai koefisien absorpsi maksimal panel tersebut = 0,53 pada frekuensi 64Hz sedangkan pada rentang frekuensi 1000Hz-6000Hz besarnya koefisien merata antara 0,35 - 0,48. Variasi ketebalan serat sabut kelapa berpengaruh pada pergeseran frekuensi penyerapan energi suara, sedangkan dengan penambahan persentase kain perca berpengaruh pada nilai koefisien absorpsi yang juga meningkat. Pada panel multilayer komposit dilakukan pengujian mekanis mengenai kuat tekan dan nilainya 0,879 MPa. Panel ini dapat dijadikan alternatif pengendali bising karena memiliki nilai tingkat daya bunyi 28,64dB dengan pengurangan energi suara 71,24%.
Kata kunci : panel akustik, multilayer komposit, koefisien absorpsi
iii
THE DESIGN AND CHARACTERISTICS OF ACOUSTIC PANEL WITH MULTILAYER COMPOSITE MODEL
FOR SOUND ABSORBER PANELS
ABSTACT
The study has been obtained design and characteristic of acoustic panel for sound absorber. Acoustic panel made with multilayer composite model, consisting of plywood, polyurethane foam, coconut fiber coir, and patchwork. The acoustic characteristics determined with two microphones impedance tube, ASTM E-1050- 98 standard method. Result of this study obtained absorption coefficients maximum α=0.53 frequency of 64Hz, while on frequencies 1000Hz-6000Hz the absorption coefficient between 0.35-0.48. Variation of fiber coir thickness affect shifted frequency of sound energy absorption, and percentage addition of patchwork influence the absorption coefficient also increased. The multilayer composite panels was performed mechanical testing of a compressive strength and its worth 0.879 MPa. This panels can be used as alternative to the active noise control, because the level of sound power 28.64dB with 71.24% reduction of sound energy.
Keyword : acoustic panel, multilayer composite, absorption coefficient
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Seiring dengan perkembangan di bidang teknologi, segala jenis peralatan yang digunakan mengalami perkembangan. Sebagai contoh peralatan di bidang sarana informasi, komunikasi, produksi, tansportasi maupun hiburan, sebagian besar peralatan tersebut umumnya menghasilkan suara atau bunyi yang mengganggu dan tidak diinginkan, sering disebut kebisingan.
Kebisingan menjadi suatu masalah lingkungan yang patut diperhatikan, karena termasuk sumber perncemaran suara, selain itu juga dapat menyebabkan gangguan kesehatan khususnya organ telinga, menurunkan produktivitas kerja dan lain sebagainya (DP. Sasongko dkk., 2000). Sebagai contoh di bidang industri, penggunaan mesin industri dapat menimbulkan efek bising yang sangat mengganggu bagi para pekerjanya, seperti terganggunya kenyamanan kerja, memudarkan konsentrasi, terganggunya komunikasi, bahkan dapat mengancam kerusakan pada sistem pendengaran, baik yang bersifat sementara maupun permanen. Oleh karena itu perlu dibuat sesuatu material peredaman bising yang mampu membuat kenyamanan di lingkungan kerja.
Adapun material yang digunakan untuk meredam kebisingan dalam suatu bangunan atau gedung umumnya memiliki karakteristik akustik tertentu sehingga dapat menciptakan suatu kenyamanan bagi penggunanya. Material yang sering digunakan misalnya papan serat, selimut isolasi, karpet, serat kayu, serat karang, gypsum board. Jenis material peredam ini dapat dikelompokan menjadi 3 jenis bahan, yaitu bahan berpori, panel absorber (panel penyerap), dan resonator rongga atau Helmholt. Dari ketiga sifat bahan tersebut, bahan berporilah yang sering digunakan, karena mempunyai nilai koefisien absorpsi yang besar (Doelle Leslie, 2003) dalam (Nurdiana, dkk, 2008).
Upaya yang dilakukan untuk mengendalikan kebisingan tersebut adalah dengan mendesain sekat atau lapisan peredam yang dapat melingkupi sumber suara sehingga efektif untuk mereduksi kebisingan. Peredam kebisingan ini biasanya berupa panel akustik yang dapat diaplikasikan menjadi plafon, dinding, dan lantai. Material yang telah lama digunakan sebagai peredam suara jenis ini adalah glasswool dan rockwool. Namun karena harganya yang mahal, berbagai bahan penganti material tersebut mulai diteliti dan dibuat. Diantaranya adalah gabus (foam) maupun material komposit serat (Khuriati A. dkk, 2006).
Telah banyak dikembangkan penelitian untuk menciptakan suatu alternatif panel akustik jenis komposit. Contohnya seperti beberapa penelitian berikut yang membahas mengenai panel akustik komposit, baik berupa single composite, multilayered composite maupun model sandwich composite diantaranya :
1. Zhao et al, (2012) dalam US Paten Nomor 2012/0019024A1 dalam penemuan penelitiannya menciptakan sebuah material komposit panel berlapis (multilayer composite) yang ringan, menggunakan gabungan lima lapisan material komposit FRP layer (Fiber reinforced Plastic) dengan plywood (tripleks) dan diisi dengan core dari jenis honeycomb material dan busa (foam). Penemuannya ini dimanfaatkan sebagai alternatif pada bagian bodi samping kendaraan truck pengangkut barang (cargo) pada panel dindingnya. Keuntungan panel ini 20% sampai 50% lebih ringan dari panel yang terbuat dengan kayu lapis, atau logam.
2. Shore et al., (2011) dalam US Paten 8074766 dengan penemuannya yaitu suatu bentuk peredam suara atau panel akustik, yang merupakan penyempurnaan dari penemuan sebelumnya (2009) yang menggabungkan dari keunikan material pereduksi suara dan keunikan konfigurasinya.
Konfigurasi material lapisan yang unik yang dibuat metode multilayer tersusun dari papan serat rami, papan gypsum, plasterboard kerapatan tinggi dan kaowol.
3. Penelitian yang dilakukan Melati Ferianita F. dkk (2011) yang membuat suatu desain peredam kebisingan dengan menggunakan material yang berbeda yaitu dengan memanfaatkan plywood dengan ketebalan 0,9 x 10-2m,
3
busa styrofoam ketebalan 5,5 x 10-2 m, tray telur dengan ketebalan 5 x 10-2m dan sabut kelapa 1,5x 10-2 m pada sumber yang statis (dianalogikan mesin- mesin industri yang tidak bergerak), dari hasil penelitiannya didapatkan nilai tingkat daya bunyi pada frekuensi 8000Hz sebesar 31,94 dB atau terjadi pengurangan tingkat daya bunyi sebesar 67,93% . Namun desain panel ini tidak efektif untuk mereduksi bising pada frekuensi rendah 63 Hz karena pengurangan tingkat daya bunyi sebesar 1,76%.
4. Suhardiman (2010) juga melakukan penelitian mengenai material komposit polimer peredam suara dengan memanfaatkan limbah batang kelapa sawit sebagai pengganti serat sintesis dan dengan resin polyurethane. Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai koefisien absorpsi yang tertinggi yaitu 0.907 pada ketebalan 5 x 10-2 m frekuensi 1000 Hz, komposisi serat batang kelapa sawit 50% polyurethane 50%.
5. Iwan Yahya, dkk. (2009) penelitiannya berupa peredam suara dengan material komposit busa sel terbuka polyurethane, monomer diisosianat dari (MDI), monomer (PEG-400) MDI/PEG dengan aditif expancell microsphehe 5%. Dengan analisis kinerja akustik dengan menggunakan prosedur ASTM E-1050-98. Hasilnya nilai puncak koefisien absorpsi 0,933 pada frekuensi 976 Hz pada perbandingan 1:1 MDI : PEG.
6. Zulkifli R, et al. (2008) dalam penelitiannya mengenai sifat akustik panel komposit serat berlapis sebagai peredam suara. Penelitiannya ini memanfaatkan serat sabut kelapa dengan resin polyester dan pengujian penelitiannya menggunakan pengujian reverberation room, diperoleh nilai koefisien absorpsi antara 0,7 - 0,85 pada rentang frekuensi 1000 Hz-1800Hz 7. Asthy Istika, dkk. (2008) penelitiannya berupa desain plafon komposit peredam suara dengan memanfaatkan limbah pabrik tekstil berupa kain perca sebagai filler dengan matriks yaitu campuran semen. Komposisi komposit ini adalah 80% kain perca 40% semen. Hasilnya diperoleh nilai koefsien absorpsinya adalah 0,62 pada frekuensi 500Hz.
Dengan berbagai penelitian yang telah dikembangkan dan diuraikan sebelumnya, maka hal ini menarik perhatian peneliti untuk merancang sebuah panel peredam suara dengan model berlapis, dengan memanfaatkan material berbasis limbah seperti plywood, busa dari polyurethan, serat sabut kelapa sembarang dan juga limbah kain perca yang dirancang sedemikian rupa untuk mendapatkan suatu desain panel akustik yang diharapkan mampu mereduksi kebisingan lebih baik daripada penelitian sebelumnya. Kemudian dengan desain tersebut dilakukan pengujian karakteristik baik fisis maupun mekanik. Uji karakteristik akustik yang dilakukan berupa pengukuran nilai koefisien absorpsinya, Selain itu juga dilakukan uji densitas, uji impak, uji tekan, untuk mengetahui apakah desain peredam tersebut telah sesuai dengan standar yang ada sehingga dapat dimanfaatkan sebagai alternatif panel akustik.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Kebisingan yang terjadi dapat dikendalikan dengan suatu sekat peredam (panel akustik). Oleh karena itu dari berbagai latar belakang yang sudah diuraikan di atas maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana mendesain suatu bentuk panel akustik peredam suara dengan kualitas baik dari material komposit berbasis limbah yang banyak terdapat di sekitar lingkungan kita seperti plywood (kayu lapis /tripleks), busa dari polyurethane, serat sabut kelapa sembarang, dan limbah kain perca dengan model multilayer komposit.
2. Berapa nilai koefisien absorpsi dari panel akustik dengan model multilayer komposit dan bagaimana pengaruhnya terhadap variasi ketebalan komposit serat sabut kelapa dan variasi penambahan limbah kain perca terhadap nilai koefisien absorpsinya.
3. Bagaimana pengaruh desain panel akustik model multilayer komposit terhadap nilai pengujian baik fisis, akustik maupun mekanik
4. Bagaimana keuntungan ekonomi dari alternatif penggunaan panel akustik model multilayer komposit sebagai partisi peredam suara pada dinding.
5
1.3 BATASAN MASALAH Penelitian ini dibatasi pada :
1. Desain peredam pada penelitian ini merupakan jenis komposit lapisan berlapis (multilayered composite) yang digunakan sebagai panel akustik peredam, dengan bahan yang digunakan berupa plywood, busa polyurethane, serat sabut kelapa sembarang, dan limbah kain perca.
2. Penelitian ini dilakukan dengan membuat variasi ketebalan komposit serat sabut kelapa ketebalan 1,5 x 10-2 m, 1,0 x 10-2 m dan 0,5 x 10-2m. Dan melakukan variasi pada penambahan persentase kain perca pada komposit dengan presentase 75%, 50% dan 25%.
3. Pengujian karakteristik akustik yang dilakukan antara lain pengukuran nilai koefisien absorpsinya dengan metode tabung impedansi dua mikropon sesuai standar ASTM E-1050-98. Dengan frekuensi dari sumber 0 Hz hingga 6400 Hz.
4. Pengujian fisis dan mekanik, meliputi pengujian densitas, uji impak, dan uji tekan sehingga diketahui apakah komposit tersebut dapat diaplikasikan sebagai peredam kebisingan untuk partisi panel dinding sesuai dengan standar .
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1. Mendapatkan desain konfigurasi multilayered composite panel akustik yang optimum sebagai peredam kebisingan.
2. Mengetahui besarnya nilai koefisien absorpsi optimum komposit beserta konfigurasinya hingga terbentuk panel akustik dengan menggunakan tabung impedansi dua mikropon standar ASTM E-1050-98.
3. Mengetahui karakteristik panel akustik dengan berbagai pengujian baik pengujian fisik maupun pengujian mekanik.
4. Mendapatkan sebuah alternatif panel akustik peredam kebisingan dengan kualitas yang baik namun dari segi ekonomis relatif terjangkau.
1.5 MANFAAT PENELITIAN
1. Memberikan informasi mengenai peredam kebisingan jenis multilayered composite sebagai panel akustik untuk dimanfaatkan pada panel dinding, 2. Memberikan informasi bahwa peredam kebisingan dapat dibuat dan tidak
membutuhkan biaya yang mahal sehingga dengan mudah dapat menciptakan ruangan yang nyaman sendiri sesuai yang diinginkan.
3. Memberikan informasi pada masyarakat mengenai alternatif material peredam kebisingan berbasis limbah yang selama ini belum termanfaatkan secara luas.
7 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BUNYI DAN KEBISINGAN 2.1.1 Bunyi dan Sifat-sifatnya
Kata “bunyi” menurut Doelle:1993, memiliki dua definisi: (1) Secara fisis, bunyi adalah penyimpangan tekanan, pergeseran partikel dalam medium akustik seperti udara. Ini adalah bunyi obyektif. (2) Secara fisiologis, bunyi adalah sensasi pendengaran yang disebabkan penyimpangan fisis yang digambarkan di atas. Ini adalah bunyi subyektif.
Bunyi memiliki beberapa sifat dan besaran fisis. Sifat-sifat bunyi antara lain: dapat dipantulkan, dapat berinterferensi, dan dapat dibelokkan. Bunyi merupakan salah satu jenis gelombang sehingga memiliki besaran-besaran gelombang seperti kecepatan, frekuensi, panjang gelombang, periode, tekanan bunyi, intensitas bunyi, dan daya akustik.
Apabila bunyi yang menumbuk suatu permukaan akan mengalami beberapa kondisi, (Suptandar, 2004) yaitu:
a. Pemantulan bunyi
Pemantulan bunyi terjadi jika gelombang bunyi menimpa salah satu pembatas ruangan, maka sebagian energinya akan dipantulkan dari permukaannya, sebagian diserap dan bagian lainnya ditransmisi. Semakin masif permukaan bidang maka semakin tinggi bagian energi bunyi yang terpantul.
Konsekuensinya energi bunyi yang terserap dan ditransmisi menjadi lebih kecil.
b. Penyerapan bunyi
Penyerapan bunyi terjadi jika permukaan bidang adalah lunak yang banyak menyerap getaran bunyi, tetapi buruk untuk pemantul bunyi. Penyerapan bunyi di dalam ruangan terjadi ketika energi bunyi hilang pada saat menimpa permukaan bidang pembatas ruangan. Ada tiga tipe utama dari penyerap bunyi, yaitu: bahan berpori, penyerap membrane (panel) dan resonator Helmhotz.
c. Transmisi bunyi
Bunyi yang merambat pada lapisan permukaan diteruskan ke semua penjuru atau ruang-ruang lain dan sifatnya tergantung pada kesesuaian tingkat kemampuan transmisi material. Untuk menghindari kebisingan ruang yang berakustik digunakan material yang bertransmisi rendah serta perhitungan kontruksi pada pasangan lapisan penyerap.
d. Difraksi bunyi
Merupakan suatu gejala pembelokan bunyi yang disebabkan oleh benda penghalang, seperti sudut ruang (corner), kolom, tembok-tembok, balok-balok dan perabot lainnya.
2.1.2 Definisi Kebisingan dan Sumbernya
Kebisingan merupakan suara yang tidak dikehendaki, kebisingan yaitu bunyi yang tidak diinginkan dari usaha atau kegiatan dalam tingkat dan waktu tertentu yang dapat menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan (KepMenLH No.48 Tahun 1996) atau semua suara yang tidak dikehendaki yang bersumber dari alat-alat proses produksi dan atau alat-alat kerja pada tingkat tertentu dapat menimbulkan gangguan pendengaran. Kebisingan umumnya dinyatakan dalam satuan desibel (dB).
Kebisingan yang umumnya terjadi dibedakan menjadi : (1) Kebisingan latar belakang yaitu tingkat kebisinganyang terpapar terus menerus pada suatu area, tanpa adanya sumber-sumber yang signifikan. Kebisingan ini terjadi tanpa menimbulkan gangguan yang berarti, besarnya intensitas kebisingan kurang dari 40dB. (2) Kebisingan ambient yaitu total tingkat kebisingan meliputi kebisingan lain yang muncul pada suatu waktu yang melebihi tingkat kebisingan latar belakang, umumnya kebisingan ini menimbulkan gangguan (Suhardiman, 2010).
Sumber bising ialah sumber bunyi yang kehadirannya dianggap mengganggu pendengaran baik dari sumber bergerak maupun tidak bergerak.
Umumnya sumber ini berasal dari kegiatan industri, perdagangan, pembangunan, alat pembangkit tenaga, alat pengangkut dan kegiatan rumah tangga.
9
Menurut KepMenLH No.48 Tahun 1996, Baku tingkat kebisingan adalah batas maksimal tingkat kebisingan yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan dari usaha atau kegiatan sehingga tidak menimbulkan gangguan kesehatan manusia dan kenyamanan lingkungan. Nilai Ambang Batas (NAB) bising yang dianjurkan dan diperbolehkan seperti pada tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.1 Baku Tingkat Kebisingan, Nilai Ambang Batas (NAB) kebisingan
Zona Peruntukan
Tingkat Kebisingan (dB) Maksimum di dalam Bangunan Dianjurkan Diperbolehkan A Laboratorium, rumah sakit, panti
perawatam 35 45
B Rumah, Sekolah, tempat rekreasi, 45 55
C Kantor, pertokoan 50 60
D Industri, terminal, stasiun KA 60 70
Sumber : (KLH 1996, No.48 Tahun 1996)
2.2 MATERIAL AKUSTIK
Setiap material memiliki sifat akustik yang berbeda dan dalam penyerapan suara banyak ditentukan oleh ketebalan, porositas, konstruksi, serta frekuensi.
Secara garis besar, material penyerap bunyi terbagi menjadi tiga jenis, yaitu bahan berpori (porous material), penyerap panel (panel absorber), dan resonator rongga (Helmholtz).
a. Bahan berpori, berfungsi menyerap energi suara melalui energi gesekan yang terjadi antara komponen kecepatan gelombang suara dengan permukaan materialnya. Pada frekuensi tinggi, semakin tebal lapisan bahan penyerap akan semakin efisien Gambar (2.1a). Misalnya serat kacang (rock woll), glasswool, serat kayu, papan komposit serat (fiber board), seperti karpet, korden, foam, cellulose fiber, dan material lunak lainnya.
b. Penyerap panel atau membran, berfungsi sebagi pengubah energi bunyi menjadi energi getaran. Penyerap panel yaitu lembaran bahan solid (tidak berporous) yang dipasang dengan lapisan udara dibagian belakangnya (air
space backing). Bergetarnya panel ketika menerima energi suara serta transfer energi getaran tersebut ke lapisan udara, menyebabkan terjadinya efek penyerapan suara. Membran penyerap sangat efisien bekerja pada frekuensi rendah. Karakteristik penyerapan membran penyerap seperti pada Gambar (2.1b). Misalnya kaca, pintu, panel kayu.
c. Penyerap resonator rongga (Helmhotz), berfungsi untuk mengurangi energi melalui gesekan dan interefleksi pada lubang dalam yang bekerja pada frekuensi rendah. Contohnya sound block, resonator panel berlubang dan resonator celah, panel kayu tipis. Resonator Helmhotz yang bekerja pada frekuensi tertentu, tergantung pada ukuran lubang, leher, dan volume ruang udaranya. Karakteristik penyerapannya seperti pada Gambar (2.1c)
(a) (b)
(c)
Gambar 2.1 Karakteristik Penyerapan (a) Penyerap Berpori, (b) Penyerap Membran, (c) Penyerap Resonator Tunggal dan Multiple Helmholtz
(Makainas dkk., 2011)
11
2.3 KOEFISIEN ABSORPSI
Efisiensi penyerapan bunyi suatu material pada frekuensi tertentu dinyatakan oleh koefisien absorpsi bunyi. Koefisien ini dinyatakan dengan lambang (alpha). Semakin besar α maka semakin baik digunakan sebagai peredam suara. Nilai α berkisar dari 0 sampai 1. Jika α bernilai 0, artinya tidak ada bunyi yang diserap sedangkan jika α bernilai 1, artinya 100% bunyi yang datang diserap oleh bahan (Khuriati A. dkk, 2006).
Sifat gelombang bunyi yang menumbuk permukaan material ditentukan dengan nilai koefisien absorpsinya yaitu:
1. Koefisien absorpsi = 0 maka bunyi dipantulkan semua.
2. Koefisien absorpsi = 1 maka bunyi diserap semua.
3. Koefisien absorpsi 0<<1 maka sebagian bunyi dipantulkan,sebagian diserap.
Terdapat dua metode untuk mengukur koefisien absorpsi suara, yaitu dengan tabung impedansi (impedance tube) yang dapat mengukur koefisien absorpsi suara normal, serta pengukuran dengan ruang dengung (reverberation room) yang dapat mengukur koefisien absorpsi suara sabine. Pada Tabel 2.2 menunjukkan nilai koefisien absorpsi bunyi dari beberapa material seperti gypsum, kayu, batu bata dan beton yang dituang. Koefisien absorpsi bunyi sangat tergantung dari frekuensi yang diberikan.
Tabel 2.2 Koefisien Absorpsi Bunyi Beberapa Material
Material Frekuensi (Hz)
125 250 500 1000 2000 4000 Gypsum board (13mm) 0,29 0,10 0,05 0,04 0,07 0,09
Kayu 0,15 0,11 0,10 0,07 0,06 0,07
Plywood (6mm) 0,32 0,45 0,12 0,07 0,07 0,11 Bata tidak dihaluskan 0,02 0,02 0,03 0,04 0,05 0,05 Busa Polyurethane 25mm 0,16 0,25 0,45 0,84 0,97 0,87 Karpet Tebal 0,02 0,06 0,14 0,37 0,60 0,65
Rockwool 0,08 0,42 0,82 0,85 0,90 0,88
Sumber : Trevor, 2004
2.4 METODE TABUNG IMPEDANSI
2.4.1. Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon
Metode Tabung Impedansi Dua Mikrofon (Two Microphones Impedance Tube Method) merupakan salah satu metode untuk mengukur karakteristik material penyerap bunyi yang menggunakan satu konfigurasi. Dengan pendekatan fungsi pindah, maka koefisien refleksi dari sampel dapat diketahui mengingat koefisien refleksi tidak dapat diukur secara langsung. Bila nilai koefisien refleksi dapat diketahui maka karakteristik akustik lainnya dapat diketahui.
Gambar 2.2. Set up metode dua rongga. (Ersoy, S., H. Kucuk, 2009)
Pada Gambar 2.2. di atas, impedansi permukaan z1 dan z1’ dari sampel dengan tebal d diukur dengan dua rongga udara yang mempunyai panjang L dan L’. Panjang rongga dapat diubah dengan menggerakkan piston sepanjang tabung impedansi. Bilangan gelombang dan Karakteristik impedansi kompleks dapat diturunkan dari teori gelombang bidang (Tao et.al, 2003). Dengan pendekatan transfer matrix, koefisien refleksi dan koefisien absorpsi bunyi dapat ditentukan.
Gambar 2.3. Tabung impedansi dua mikropon s
#1 #2
pi
pr
13
Dalam tabung impedansi terjadi perbedaan volume udara dan tekanan.
Jika piston digerakkan ke depan (ke kiri), maka volume ruang di depan piston akan berkurang atau menyempit, sehingga tekanannya makin besar. Jika piston digerakkan ke belakang (ke kanan), maka volume ruang di depan piston makin besar, sehingga tekanan udara makin kecil.
Mengacu pada Gambar (2.3), dengan s adalah jarak antara mikropon. Dari gambar menunjukkan bahwa 1 dan adalah tekanan akustik acak pada mikropon satu dan mikropon dua. Tekanan yang terjadi pada tiap mikropon dapat dituliskan sebagai berikut (Kinsler, 2000):
(2.1)
(2.2)
Jika diasumsikan tidak ada gelombang yang keluar dari tabung impedansi dan mengabaikan kerugian pada dinding tabung maka dapat dinyatakan dan
, dengan
(2.3)
(2.4)
dimana k adalah bilangan gelombang dan s adalah jarak mikropon.
2.4.2 Fungsi Pindah (Transfer Function)
Secara fisis fungsi pindah (transfer function) merupakan gambaran respon sistem terhadap masukan tertentu, yang dapat dinyatakan dalam bentuk perbandingan transformasi Fourier tekanan akustik pada dua lokasi mikrofon . yaitu tekanan pada mikropon pertama (yang paling dekat dengan sumber bunyi) dan mikropon yang berada sejauh s dari mikropon pertama. Dengan konsep fungsi pindah ini, koefisien refleksi dapat dituliskan sebagai berikut. Fungsi pindah dinyatakan dalam persamaan (2.5) berikut (ASTM 1050-90, 1998) :
̅
| ̅| ∫ ̅ ̅ ̅ (2.5)
̅ merupakan fungsi pindah hasil pengukuran dari sinyal dua mikrofon, adalah cross spectrum dari sinyal tekanan akustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, adalah auto spectrum dari tekanan akkustik pada mikrofon di lokasi 1 dan 2, ̅ adalah fungsi pindah bagian real dan ̅ adalah fungsi pindah bagian imajiner.
Fungsi pindah digunakan untuk menentukan koefisien refleksi mengingat nilai koefisien refleksi tidak dapat diukur secara lanagsung. Dengan mengetahui nilai koefisien refleksi maka karakteristik akustik lainya dapat diketahui. Dengan menggunakan koefisien fungsi pindah, koefisien refleksi dapat ditentukan sebagai berikut (ASTM 1050-90, 1998):
(2.6) dengan R adalah koefisien refleksi kompleks, adalah fungsi pindah, k adalah bilangan gelombang, l adalah jarak dari sampel ke mikropon terdekat, s adalah jarak antara kedua mikropon. Fungsi dan masing-masing adalah fungsi pindah gelombang datang dan fungsi pindah gelombang pantul .
2.4.3 Matrix Pindah
Pendekatan transfer matrix diperkenalkan untuk mengevaluasi dan menganalisis karakteristik akustik dari material akustik yang berlapis-lapis.
Pendekatan ini dapat diaplikasikan untuk mereduksi pantulan bunyi dan/atau transmisi secara efektif. Dari persamaan fungsi pindah, dapat diperoleh koefisien refleksi dan koefisien transmisi. (Cai et. al, 2001).
Gambar 2.4 Material berlapis. (Tao et.al, 2003)
15
Untuk material berlapis, seperti pada Gambar 2.4 di atas, tekanan bunyi p dan kecepatan partikel v pada kontak permukaan dari material berlapis dapat dinyatakan dengan (Tao et. al, 2003):
[ ] [ ] [
] (2.7)
di mana [ ] adalah total transfer matrix akustik dari lapisan 1 hingga lapisan ke-n, diperoleh dengan mengalikan transfer matriks dari masing-masing lapisan, T1, T2,...,Tn, yaitu (Tao et. al, 2003) :
[ ] [ ][ ][ ] [ ] [ ] (2.8)
di mana AT, BT, CT, DT adalah seluruh four pole parameter dari lapisan 1 hingga lapisan ke-n. Untuk permukaan yang keras pada lokasi n+1, koefisien refleksi R untuk sudut datang Ф 0 adalah (Tao et. al, 2003) :
(2.9)
dengan R adalah koefisien refleksi,
adalah massa jenis material (kg/m3), c adalah kecepatan suara di udara (m/s).
Selanjutnya, impedansi permukaan normal Zin dapat diperoleh dari :
(2.10)
dan koefisien absorpsi bunyi α adalah
α =1– | | (2.11)
2.5 MATERIAL KOMPOSIT
2.5.1 Definisi Komposit
Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda. Dari campuran tersebut dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu : Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) sedangkan filler berfungsi sebagai penguat dari matriks. Contoh matriks : carbon, glass, kevlar, dll. Ada tiga faktor yang menentukan sifat-sifat komposit yaitu (Suryati, 2012) :
1. Material pembentuk. Sifat-sifat intrinsik material pembentuk memegang peranan yang sangat penting terhadap pengaruh sifat kompositnya.
2. Susunan struktur komponen. Dimana bentuk serta orientasi dan ukuran tiap- tiap komponen penyusun struktur dan distribusinya merupakan faktor penting yang memberi kontribusi dalam penampilan komposit secara keseluruhan.
3. Interaksi antar komponen, kombinasi komponen-komponen yang berbeda baik dalam hal bahannya maupun bentuknya, maka sifat kombinasi yang diperoleh pasti akan berbeda.
2.5.2 Klasifikasi Bahan Komposit
Klasifikasi komposit dapat dibentuk dari sifat dan strukturnya. Bahan komposit dapat diklasifikasikan kedalam beberapa jenis. Secara umum klasifikasi komposit yang sering digunakan antara lain (Widodo, 2008):
1. Klasifikasi menurut kombinasi material utama, metal-organic atau metal anorganic.
2. Klasifikasi menurut karakteristik bulk-form, seperti sistem matrik atau laminate.
3. Klasifikasi menurut distribusi unsur pokok, seperti continous dan discontinous.
4. Klasifikasi menurut fungsinya, seperti elektrikal atau struktural
Klasifikasi komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu :
17
1. Komposit berserat (fiber composite) yaitu komposit yang menggunakan serat sebagai penguatnya. Serat yang digunakan antara lain seperti, serat gelas (fiber glass), serat karbon, serat grafit dan lain sebagainya.
Gambar 2.5 Jenis-jenis dari fiber reinforced composites Sumber : (Suryati, 2012)
2. Komposit laminer atau laminat yaitu komposit terdiri dua atau lebih yang digabungkan menjadi satu dan setiap lapisannya memiliki karakteristik khusus.
Umumnya berpenguat dalam bentuk lembaran seperti kertas, kain. Komposit ini dibuat dari beberapa macam lamina atau lapisan yang diorientasikan dalam arah yang diinginkan dan digabungkan bersama sebagai sebuah unit struktur.
Mikrostruktur lamina dan jenis-jenis dari arah serat dapat dilihat pada Gambar 2.6 dibawah ini :
Gambar 2.6 Mikrostruktur lamina
Sumber :(courtney, 1999 dalam (Widodo, 2008))
3. Komposit partikel atau partikulat yaitu komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagi penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriks.
Penguat dalam bentuk butiran seperti kerikil, pasir, filler lain dalam matrik kontinyu. Komposit partikel ini berbeda dengan jenis serat acak sehingga bersifat isotropis. Kekuatan komposit dipengaruhi oleh tegangan koheren di antara fase partikel dan matriks yang menunjukkan sambungan yang baik.
Komposit struktural dibentuk oleh reinforce-reinforce yang memiliki bentuk lembaran-lembaran. Berdasarkan struktur, komposit dapat dibagi menjadi dua yaitu struktur laminate dan struktur sandwich, ilustrasi dari kedua struktur komposit tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.7 berikut :
A b
Gambar 2.7 Ilustrasi komposit berdasarkan Strukturnya : a. Struktur laminate b. Sandwich panel
Sumber : (Widodo,2008)
Komposit sandwich merupakan salah satu jenis komposit struktur yang sangat potensial untuk dikembangkan. Komposit ini tersusun dari 3 lapisan yang terdiri dari flat composite (metal sheet) sebagai kulit permukaan (skin) serta meterial inti (core) di bagian tengahnya (berada di antaranya). Core yang biasa dipakai seperti polyuretan (PU), polyvynil Clorida (PVC), dan honeycomb.
Komposit sandwich dibuat dengan tujuan untuk efisiensi berat yang optimal, namun mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Sehinggga untuk mendapatkan karakteristik tersebut, pada bagian tengah diantara kedua skin dipasang core.
19
Komposit ini sangat cocok untuk menahan beban lentur, impak, meredam getaran dan suara. Komposit sandwich dibuat untuk mendapatkan struktur yang ringan tetapi mempunyai kekakuan dan kekuatan yang tinggi. Biasanya pemilihan bahan untuk komposit ini syaratnya adalah ringan, tahan panas dan korosi, serta harga juga dipertimbangkan. Komposit ini dapat diaplikasikan sebagai struktural maupun non-struktural bagian internal dan eksternal pada kereta, bus, truk, dan kendaraan lainnya.
2.6 Plywood
Plywood atau sering disebut tripleks adalah sejenis papan pabrikan yang terdiri dari lapisan kayu (veneer kayu) yang direkatkan bersama. Plywood merupakan salah satu produk kayu yang paling sering digunakan, bersifat fleksibel, murah, dapat dibentuk, dapat didaur ulang, dan tidak memiliki teknik pembuatan yang rumit. Plywood biasanya digunakan untuk menggunakan kayu solid karena lebih tahan retak, susut, atau bengkok.
Gambar 2.8 Jenis-jenis plywood (tripleks) Sumber: (http://www.konarkply.com/plywood.html)
Lapisan plywood (veneer) direkatkan bersama dengan sudut urat (grain) yang disesuaikan untuk menciptakan hasil yang lebih kuat. Biasanya lapisan ini ditumpuk dalam jumlah ganjil untuk mencegah terjadinya pembelokan (warping) dan menciptakan konstruksi yang seimbang. Lapisan dalam jumlah genap akan menghasilkan papan yang tidak stabil dan mudah terdistorsi.
Saat ini plywood tersedia dalam berbagai ketebalan, mulai dari 0,8 mm hingga 25 mm dengan tingkat kualitas yang berbeda-beda. Penggolongan Kayu Lapis Berdasarkan penggunaannya, kayu lapis dike lompokkan menjadi dua yaitu interior dan eksterior plywood.
Menurut Iswanto (2008), berdasarkan Vinir mukanya, plywood dapat dikelompokan menjadi 2 yaitu :
1. Ordinary Plywood yaitu kayu lapis dimana vinir mukanya dihasilkan dari proses rotary cutting.
2. Fancy Plywood yaitu kayu lapis dimana vinir mukanya terbuat dari kayu- kayu indah dan dihasilkan dari proses slice cutting atau half rotary cutting.
Plywood atau kayu lapis ini banyak dimanfaatkan sebagai material untuk insulasi partisi peredam suara, baik sebagai partisi dinding, lantai, maupun plafon.
Karena penggunaan plywood ini dapat meredam getaran yang ditimbulkan dari sumber suara.
2.7 Poliuretan
Poliuretan (polyurethane) terdiri dari polyol dengan isocyanate. Komponen utama dari suatu polyurethane adalah gugus isocyanate yang molekulnya berisi dua kelompok isocyanate atau diisocyanates. Molekul ini juga dikenal sebagai monomers atau monomer unit sebab digunakan untuk menghasilkan isosianat polimerik yang mengandung tiga atau lebih gugus fungsional isosianat.
Isocyanates dapat berbau harum, seperti diphenyl-methane diisocyanate (MDI) dan toluene diisocyanate (TDI) atau alifatik.
Poliuretan dihasilkan oleh reaksi poliadisinya sebuah poliisosianat dengan sebuah polialkohol (polyol) dalam kehadiran sebuah katalis dan zat aditif yang lain. Reaksi pembentukan polyurethane adalah sebagai berikut :
21
Saat ini, aplikasi poliuretan paling banyak (sekitar 70%) adalah sebagai bahan busa. Pembuatan busa dari poliuretan dimungkinkan dengan menggunakan agen pengembang (blowing agent), yang akan menghasilkan gas pada saat terjadi reaksi sehingga poliuretan dapat membentuk busa. Jika poliuretan yang digunakan bersifat lunak, maka yang dihasilkan adalah busa lunak seperti pada kasur busa, alas kursi dan jok mobil. Ada juga jenis busa kaku (rigid foam), seperti pada insulasi dinding, insulasi lemari es, atau insulasi kedap suara.
Busa poliuretan bersifat ulet dan tidak mudah putus. Dalam aplikasi sebagai insulasi dinding, poliuretan dapat dibuat menjadi tahan api dengan penambahan senyawa halogen.
Gambar 2.9 Busa Poliuretan
Karena poliuretan merupakan suatu jenis polimer yang murah, mudah dibentuk, dapat dibuat oleh manusia dan berlimpah maka busa poliuretan sel terbuka telah banyak digunakan sebagai material absorpsi bunyi dalam teknik rekayasa kontrol kebisingan (noise). Keunggulan busa poliuretan dibandingkan dengan bahan-bahan lainnya (rubber, metal, wood, dan plastik) antara lain adalah bahwa material ini bersifat ulet dan tidak mudah putus, ringan, fleksibel terhadap temperatur rendah, tidak mudah sobek, bahkan kekuatannya lebih baik dari bahan rubber. Oleh karena itu busa poliuretan memiliki potensi besar untuk dapat diaplikasikan sebagai material akustik, khususnya untuk mengurangi kebisingan pada ruang-ruang yang sempit seperti perumahan dan perkantoran.
