Desain Dan Karakteristik Panel Akustik Dengan Model Multi Lapisan Komposit Sebagai Partisi Peredam Suara
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).
1
2
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 mesinmesin 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.
4
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.
6
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.
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).
1
2
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 mesinmesin 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.
4
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.
6
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.