PENGARUH FRAKSI BERAT SERAT TERHADAP SIFAT AKUSTIK KOMPOSIT rhdpe-cantula

Transkripsi

1 PENGARUH FRAKSI BERAT SERAT TERHADAP SIFAT AKUSTIK KOMPOSIT rhdpe-cantula SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh: MOHAMMAD TAUFIK BURHANY HENDROWARSITO NIM. I JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i

2 SURAT TUGAS ii

3 iii

4 ABSTRAK PENGARUH FRAKSI BERAT SERAT TERHADAP SIFAT AKUSTIK KOMPOSIT rhdpe-cantula Mohammad Taufik Burhany Hendrowarsito Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan dan pengujian kinerja serapan bunyi dari komposit limbah HDPE dan serat cantula (rhdpe-cantula). Komposit rhdpe-cantula dibuat menggunakan hot press dengan tekanan 50 bar pada 170 o C selama 60 menit. Variasi fraksi berat serat yang diberikan adalah 40%, 50%, 60%, dan 70%. Komposit diuji koefisien serapan bunyinya dengan menggunakan tabung impedansi dua mikrofon sesuai standar ASTM E Pada frekuensi Hz, penambahan serat cantula tidak terlalu mempengaruhi nilai α, hanya menyebabkan pergeseran nilai α optimum ke arah frekuensi yang lebih besar. Sedangkan pada frekuensi Hz semakin banyak serat cantula yang ditambahkan maka nilai α juga semakin baik, akan tetapi terjadi anomali pada penambahan 60% serat karena material menjadi padat sehingga pori berkurang dan kinerja serapan bunyi menurun. Hasil pengujian ini didukung oleh pengujian densitas sesuai dengan ASTM D792 dimana nilai densitas berbanding terbalik dengan nilai α. Kata kunci: koefisien serapan bunyi, komposit serat alam, material penyerap bunyi iv

5 ABSTRACT INFLUENCE OF WEIGHT RATIO OF FIBER ON THE ACOUSTICAL PROPERTIES OF RECYCLED HDPE-CANTULA COMPOSITES Mohammad Taufik Burhany Hendrowarsito Mechanical Engineering Sebelas Maret University Surakarta In this study, composites made from recycled HDPE and Cantula fiber have been done and the absorption coefficient have been measured. Composites rhdpe-cantula were made using hot press for approximately 60 minutes with 170 o C temperature while pressure exerted by 50 bar. In this study the weight ratio of Cantula fiber was varied 40%, 50%, 60%, and 70%. Impedance Tube Method was used to measure the sound absorption coefficient in accordance with ASTM E An increase weight rasio wasn t influence the sound absorption coefficient significantly, but the optimum sound absorption coefficient shifted to the higher frequencies from Hz. An increase weight rasio showed better sound absorption coefficient from Hz, but the result from 60% weight ratio showed low sound absorption coefficient that may caused by it high density leading to the reduction of porosity. This result was supported by density measurement in accordance with ASTM D 792, which the result showed that the sound absorption coefficient increase with decreasing of the density. Keyword: natural fiber composites, sound absorption coefficient, sound absorption material v

6 KATA PENGANTAR Penulis panjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik, di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan menginspirasi dalam pembuatan skripsi ini khususnya kepada: 1. Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto, ST, MT dan Ir. Wijang Wisnu Raharjo, MT. selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan, dorongan dan arahan dengan baik selama penelitian dan penulisan skripsi. 2. Ayah yang luar biasa bapak Reda Bayu Hendrowarsito, Ibu Dra. Julia Ardina Burhan yang telah membesarkan, mendoakan dan memberikan kasih sayang yang luar biasa besarnya, sehingga saat ini saya dapat menyelesaikan studi di Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret. 3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST.,MT selaku Ketua Prodi Teknik Mesin Fakultas Teknik Mesin UNS. 4. Bapak Teguh Triyono, ST, M. Eng, Bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT. Bapak selaku penguji kelayakan skripsi ini. 5. Dosen-dosen Teknik Mesin UNS yang telah membagikan ilmu dan pengalaman. 6. Erina Kuswoyo yang telah menemani dan memberikan dorongan kesabaran, semangat, kasih dan cinta dari awal pengerjaan skripsi hingga selesai. 7. Teman-teman seluruh Teknik Mesin yang telah membantu dan melalui masa kuliah bersama-sama. 8. Teman-teman Pandawa Akbar, Dinar, Rio, Diar, Agil, dll. 9. Kota Solo yang memberikan saya kenangan suka dan duka. 10. Berbagai pihak yang telah membantu jalannya proses penelitian. vi

7 Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak untuk memperbaiki skripsi ini. Akhir kata, penulis berharap semoga hasil karya penulis ini dapat bermanfaat bagi siapa pun juga. Surakarta, 2016 Penulis vii

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL..... i SURAT TUGAS... ii HALAMAN PENGESAHAN.... iii HALAMAN ABSTRAK.... iv HALAMAN ABSTRACT.. v KATA PENGANTAR.... vi DAFTAR ISI. viii DAFTAR GAMBAR. xi DAFTAR TABEL.. xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan BAB II LANDASAN TEORI Tinjauan Pustaka Dasar Teori Komposit Recycled High Density Polyethylene Serat Cantula (Agave Cantula Robx) Fraksi Berat Serat pada Komposit Prinsip Kerja Absorbsi Bunyi Material Akustik Absorbing Material Barier Material Damping Material Pengujian Spesimen Pengujian Akustik.. 17 viii

9 2.4.2 Pengujian Densitas Komposit BAB III METODE PENELITIAN Tempat Penelitian Bahan Penelitian Alat Penelitian Alat Pengujian Parameter Langkah Kerja Penelitian Persiapan rhdpe Persiapan Serat Cantula Pembuatan Serbuk rhdpe menjadi serat rhdpe Pembuatan Spesimen Tahap Pengujian Pengujian Pengujian Serapan Bunyi Akustik Uji Densitas Diagram Alir Penelitian.. 34 BAB IV HASIL DAN ANALISA Fraksi berat 40% serat Cantula Fraksi berat 50% serat Cantula Fraksi berat 60% serat Cantula Fraksi berat 70% serat Cantula Pengaruh Penambahan Fraksi berat serat Cantula Hasil Pengujian Densitas Hasil Pengujian Foto Makro ix

10 BAB V PENUTUP Kesimpulan 5.2 Saran DAFTAR PUSTAKA. 49 LAMPIRAN x

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Skema klasifikasi komposit... 7 Gambar 2.2 Penyusun komposit... 7 Gambar 2.3 Fenomena bunyi yang mengenai material penyerap Gambar 2.4 Skema impedansi test tube dengan dua mikrofon Gambar 2.5 Skema uji densitas Gambar 3.1 (a)botol susu; (b)cacahan botol susu Gambar 3.2 (a)tanaman Agave Cantula Roxb; (b)serat Cantula Gambar 3.3 Mesin Hot Press Gambar 3.4 Atomizer Gambar 3.5 Mesin Crusher Gambar 3.6 Timbangan digital Gambar 3.7 Termometer digital Gambar 3.8 Mixer Gambar 3.9 Oven Gambar 3.10 Alat uji serapan bunyi Gambar 3.11 Olympus Stereo Microscope SZX Gambar 3.12 (a)serbuk rhdpe; (b)serat rhdpe Gambar 3.13 Cetakan spesimen Gambar 3.14 Spesimen hasil cetakan Gambar 3.15 Spesimen yang telah dipotong dengan plastisin Gambar 3.16 Pengujian densitas Gambar 4.1 Grafik nilai koefisien serapan bunyi komposit rhdpe:cantula pada wf 0, Gambar 4.2 Grafik nilai koefisien serapan bunyi komposit rhdpe:cantula pada wf 0, Gambar 4.3 Grafik nilai koefisien serapan bunyi komposit rhdpe:cantula pada wf 0, Gambar 4.4 Grafik nilai koefisien serapan bunyi komposit rhdpe:cantula Gambar 4.5 pada wf 0, Grafik nilai koefisien serapan bunyi komposit rhdpe:cantula pada berbagai variasi fraksi berat Gambar 4.6 Densitas dari berbagai variasi fraksi berat Gambar 4.7 Hasil uji foto makro dari komposit rhdpe:cantula xi

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik rhdpe (Reycled High Density Polyethylene)... 9 Tabel 2.2 Komposisi serat cantula Tabel 2.3 Densitas serat cantula Tabel 2.4 Nilai sumber bunyi pada berbagai jenis kendaraan Tabel 2.5 Standar koefisien serapan bunyi berbagai material pada otomotif Tabel 2.6 Hasil kinerja serapan bunyi terbaik berbagai jenis mateial Tabel 3.1 Variasi fraksi berta serat Tabel 4.1 Data dimensi spesimen uji thdpe:cantula pada wf 0, Tabel 4.2 Data dimensi spesimen uji thdpe:cantula pada wf 0, Tabel 4.3 Data dimensi spesimen uji thdpe:cantula pada wf 0, Tabel 4.4 Data dimensi spesimen uji thdpe:cantula pada wf 0, Tabel 4.5 Data perhitungan void aktual xii