Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 Panel Akustik Raah Lingkungan Berbahan Dasar Libah Batu Apung Dengan Pengikat Poliester Ngakan Putu Gede Suardana 1, I M. Parwata 2, I P. Lokantara 3, IKG. Sugita 4 1,2,3,4) Teknik Mesin, Universitas Udayana, Kapus Jibaran, Badung, Bali, Indonesia, Telp/Fax: 0361-703321, 1 npgsuardana@unud.ac.id Abstrak Peanfaatkan libah hasil industri erupakan salah satu cara yang sangat bagus untuk eaksialkan suber daya ala yang tersedia sehingga dapat beranfaat bagi kehidupan anusia. Salah satu libah industri yang digunakan dala penelitian ini adalah libah batu apung. Batu apung banyak dijupai di Indonesia sebagai libah ala. Libah batu apung erupakan sisa hasil dari proses pengayakan batu apung yang sudah tidak terpakai lagi karena ukurannya kurang dari syarat pengepakan untuk dipasarkan Libah batu apung ini digunakan untuk ebuat koposit sebagai panel pereda suara. Pebuatan panel pereda suara yang berbahan batu apung ini bertujuan untuk endeskripsikan karateristik akustik dala skala laboratoriu dengan variasi fraksi berat dan ukuran butir partikel batu apungnya. Bahan penelitian adalah batu apung (puice) berukuran butir 3, 5 dan 10 dengan variasi fraksi berat 40%, 60%, dan 80% untuk setiap ukuran butir batu apung. Bahan untuk perlakuan dan proses pebuatan koposit adalah aquades, polyester jenis Yukalac 157 BQTN, hardener jenis MEKPO, dan Gliserin. Spesien uji koposit dibuat dengan teknik Hand lay-up. Uji yang dilakukan adalah penentuan koefisien penyerapan suara. Hasil penelitian ennjukkan bahwa koefisien penyerapan suara tertinggi terjadi pada specien koposit batuapung-poliester dengan ukuran partikel 3 dan fraksi berat 60% Kata kunci: libah batu apung, raah lingkungan, akustik Pendahuluan Suasana ruang yang nyaan dan tidak bising sangat diperlukan dala kepentingan lingkungan pabrik, perhotelan, perkantoran aupun pribadi. Material pereda suara sangat berperan penting untuk enyerap suara/bunyi sehingga engurangi intensitas resonansi bunyi yang sapai ke telinga sehingga tercipta kualitas ruang yang nyaan bagi penggunanya. Bahan pereda suara berupa aterial berpori, resonator dan panel [1]. Jenis bahan pereda suara yang sudah ada yaitu bahan berpori seperti foa, glass wool, rockwool, dan resonator. Penggunaan aterial-aterial ini asih relatif rendah karena harga yang tinggi. Pengebangan pereda suara dengan beberapa libah dan serat telah ulai dikebangkan untuk eningkatkan daya guna bahan tersebut. Beberapa penelitian perda suara telah dikebangkan oleh Koizui (2002), [1], yang engebangkan pereda suara dari serat polister daur ulang. Pengebangkan pereda suara berbahan jerai untuk capuran bahan bangunan dikebangkan oleh [2]. Batu apung epunyai struktur berpori yang serupa dengan ciri bahan pereda yang telah ada. Batu apung (puice) adalah batuan ala yang erupakan hasil dari aktivitas gunung api efusif yang engandung buih yang terbuat dari gelebung berdinding gelas, dan biasanya disebut juga sebagai batuan gelas vulkanik silikat. Batu apung berwarna hita, abu-abu terang hingga putih. Batuan ini eiliki karateristik, struktur poripori, ringan, udah didapat dan urah naun rapuh. Batu apung banyak dijupai di Indonesia sebagai libah ala. Libah batu apung erupakan sisa hasil dari proses pengayakan batu apung yang sudah tidak terpakai lagi karena ukurannya kurang dari syarat pengepakan untuk dipasarkan (ukuran agregat libah batu apung kurang dari 10 ).
Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 Libah batu apung yang berlipah, enjadi pertibangan yang cukup ekonois untuk erekayasa batuan tersebut enjadi aterial yang berdaya guna. Batu apung yang eiliki karateritik berfori sangat berpeluang besar untuk digunakan sebagai aterial akustik pelapis dinding. Penelitian ini akan engkaji kelayakan penggabungan dari dua aterial berbeda apu elakukan penyerapan suara yang baik sehingga dapat diaplikasikan sebagai dinding akustik. Peanfaatkan libah hasil industri, erupakan salah satu cara yang sangat baik untuk eaksialkan suber daya ala yang tersedia sehingga dapat beranfaat bagi kehidupan anusia. Libah batu apung yang berlipah di Indonesia sangat eungkinkan dikebangkan enjadi bahan koposit untuk pereda suara. Penelitian ini bertujuan enentukan karakteristik akustik penyerapan suara akibat pengaruh variasi fraksi berat partikel dan besar butiran partikel. Metode Penelitian Spesien dicetak dengan teknik Press Hand Lay-Up. Mesin uji koefisien/angka serapan suara bahan (ipedance tube standing wave ethod). Bahan yang digunakan sebagai atrik adalah Unsaturated Polyester Resin (UPRs) jenis Yukalac 157 BQTN, dengan hardener jenis MEKPO. Penguatnya sekaligus sebagai koponen penyerap suara adalah batu apung (puice) berukuran partikel 3, 5 dan 10 dengan variasi fraksi berat 40%, 60%, dan 80% untuk setiap besar batu apung. Uji karateristik penyerapan suara specien berskala laboratoriu dilakukan dengan ukuran specien berdiaeter 100. Gabar 2. Alat uji Penyerapan Suara Studi Pustaka 1. Batu apung Batu apung (puice) ialah istilah tekstural untuk batuan vulkanik yang erupakan lava berbuih terpadatkan yang tersusun atas piroklastik yang aat ikrovesikular dengan dinding batuan beku gunung berapi ekstrusif yang bergelebung, aat tipis dan tebus cahaya. Batu apung adalah produk uu letusan gunung (pebentuk plinus dan ignibrite) dan uunya ebentuk zonazona di bagian atas lava silikat. Batu apung banyak digunakan untuk ebuat beton ringan atau yang kepadatannya rendah dan insulatif. Berdasarkan kegunaannya libah batu apung dapat dianfaatkan sebagai: 1. Sebagai pengganti bahan bangunan galian golongan C. 2. Sebagai bahan capuran beton 3. Sebagai bahan pebuatan genteng 4. Sebagai alat kosetik 5. Bahan penghapus 6. Pebersih papan sirkuit 7. Capuran bahan kiia. Pori - pori Gabar 1. Batu apung Rongga-rongga pada bagian batu apung yang epunyai keapuan penyerapan suara yang baik sehingga dapat dianfaatkan untuk bahan penyerap suara.. Susunan poripori dari batu apung berbentuk ronga antara lapisan pori-pori. Karena keunggulan tersebut batu apung cocok untuk dijadikan aterial alteatif untuk pebuatan aterial penyerap suara. Gabar 1 enunjukkan contoh batu apung yang ada di lapangan. 2. Fraksi Berat Partikel dala Koposit Fraksi berat partikel dala koposit adalah perbandingan antara berat partikel dan berat koposit yang dapat ditunjukkan dala bentuk fraksi berat partikel. Berat partikel didapat berdasar pada hasil penelitian dengan cara enibang partikel batu apung yang telah ditentukan (Wp) dan perhitungan berat koposit hasil percobaan (Wc), dan fraksi
berat partikel dengan persaaan sebagai berikut: Volue Cetakan Uji Ipact (Vc) Vc = p x l x t...(1) Diana : Vc : Volue Cetakan (c 3 ) p : Panjang Cetakan (c) l : Lebar Cetakan (c) t : Tinggi Cetakan (c) Fraksi berat partikel dapat dihitung dengan persaaan : FW = x 100%......(2) Diana : FW : Fraksi Berat Partikel (%) Wf : Berat Partikel (gra) Wr : Berat Resin (gra) 3. Penyerapan Suara (Sound Absorption) Bahan lebut, berpori dan kain serta berbagai bahan lainnya; terasuk anusia, enyerap sebagian besar gelobang suara yang enubuk kepadanya, dengan kata lain ereka adalah bahan penyerap suara. Dari definisi, penyerapan suara adalah perubahan energi suara enjadi suatu bentuk lain, biasanya panas, ketika elewati suatu bahan atau ketika enubuk suatu perukaan. Julah panas yang dihasilkan pada perubahan energi ini adalah sangat kecil, sedang kecepatan perabatan gelobang suara tidak dipengaruhi oleh penyerapan. Efisiensi penyerapan suara suatu bahan pada suatu frekuensi tertentu yang dinyatakan dengan suatu Koefisien Penyerapan Suara (coefficient of sound absorption). Koefisien penyerapan suara suatu perukaan adalah bagian energi suara datang yang diserap, atau tidak dipantulkan oleh perukaan. Satuan ini dinyatakan dala huruf Geek α. Nilai α dapat berada antara 0 sapai dengan 1; isalnya pada 500 Hz bila aterial akustik enyerap 65% dari energi suara datang dan eantulkan 35% daripadanya, aka koefisien penyerapan suara bahan ini adalah 0,65. Koefisien penyerapan suara berubah dengan sudut datang gelobang suara pada bahan dan dengan frekuensi. Nilai koefisien penyerapan suara pada suatu frekuensi tertentu, dirata-rata terhadap seua sudut Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 datang pada suatu frekuensi tertentu (datang acak). Penyerapan suara suatu perukaan (penyerapan perukaan) diukur dala sabins, sebelunya disebut satuan jendela terbuka (open-window units). Satu sabin enyatakan suatu perukaan seluas 1 ft 2 atau 1 2 yang epunyai koefisien penyerapan α = 1.0. Penyerapan perukaan diperoleh dengan engalikan luas perukaan dala ft (atau 2 ), dengan koefisien penyerapan suaranya. Adapun faktor-faktor yang epengaruhi koefisien absorbsi suara antara lain: 1. Ukuran batu (Particles Size). Meningkatnya koefisien absorbsi suara seiring dengan enurunnya diaeter batu. Ini dikarenakan diaeter batu yang lebih kecil udah bergenak daripada batu yang berdiaeter besar pada suatu gelobang suara. 2. Ketahanan Aliran Udara (Airflow Resistance). Salah satu kualitas paling penting yang epengaruhi karakteristik bahan berpori penyerap suara adalah habatan aliran spesifik per unit ketebalan aterial. 3. Porositas (Porosity). Julah, ukuran dan tipe dari porositas erupakan faktor penting yang enjadi pertibangan selaa epelajari tentang ekanise penyerapan suara pada aterial berpori. 4. Perlakuan (Tortuousity). Hal ini erupakan pengukuran lintas pori yang dibandingkan dengan ketebalan aterial. 5. Ketebalan (Thickness). Berbagai penelitian yang berhubungan dengan penyerapan suara pada bahan berpori endapat kesipulan bahwa penyerapan suara pada frekuensi rendah berhubungan langsung pada ketebalan. Pada studi berikutya, eperlihatkan bahwa peningkatan penyerapan suara hanya pada frekuensi rendah pada aterial yang seakin tipis ketebalannya. 6. Kerapatan Massa (Density). Kerapatan assa suatu aterial sering dianggap sebagai faktor penting yang epengaruhi perilaku penyerapan suara dari aterial.
Koefisien Penyerapan Suara Koefisien Penyerapan Suara Koefisien Penyerapan Suar Koefisien Penyerapan Su Koefisien Penyerapan Sua Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 7. Ipedansi Perukaan (Surface Ipedance). Seakin tinggi resistensi bahan, seakin tinggi disipasi pada lapisan tertentu. Pada saat yang saa lapisan dari perukaan ipedansi juga eningkat pada resistensi, enghasilkan julah refleksi pada lapisan perukaan yang enyubang keapuan serap suara yang rendah. Kebiasaan standar untuk ebuat daftar nilai koefisien penyerapan suara pada wakil frekuensi standar yang eliputi bagian yang paling penting dari jangkauan audio, yaitu pada 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 dan 8000 Hz atau 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096 dan 8192 Hz. Hasil Dan Pebahasan 1. Hasil Pengujian Koefisien Penyerapan Suara Berikut adalah data hasil pengujian dari spesien uji yang didapatkan dengan spesien bahan uji diaeter besar 100 untuk input f 120 1500 Hz. Koefisien absorpsi bunyi didefenisikan perbandingan antara energi bunyi yang diserap dengan energi bunyi yang datang pada perukaan aterial (Mediastika, 2005). Besarnya keapuan suatu aterial dala enyerap bunyi digunakan paraeter koefisien absorpsi bunyi (α). Grafik besar partikel dan fraksi berat terhadap koefisien serapan suara pada frekuensi 400 Hz sapai dengan 1500 Hz seperti gabar-gabar berikut. Besar butir partikel 5 4 0 % Besar butir partikel 10 4 0 % Fraksi Berat partikel 40% 3 Besar butir partikel 3 4 0 % Fraksi Berat partikel 60% 3
Koefisien Penyerapan Suar Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 Fraksi Berat partikel 80% 3 Gabar 3. Hubungan besar partikel dan fraksi berat terhadap koefisien serapan suara pada frekuensi 400 Hz sapai dengan 1500 Hz 2. Pebahasan Hasil Pengujian Koefisien Penyerapan Suara Hasil perhitungan pengujian koefisien penyerapan suara dengan frekuensi input 400 Hz hingga 1500 Hz ditunjukkan seperti Gabar 3. Keseluruhan data hasil ujinya eiliki angka koefisien serapan suara yang bervariasi. Secara uu koefisien penyerapan suara koposit batuapung eningkat secara landai dari frekuensi 400 Hz hingga 800 Hz keudian enurun pada frekuensi 1000 Hz dan 1200 Hz dan keudian eningkat taja pada frekuensi input 1500 Hz. Untuk frekuensi 1500 Hz pada koposit dengan besar partikel 3 diperoleh nilai tertinggi penyerapan suaranya terdapat pada fraksi berat partikel 60% yaitu 0,39, dan terkecil pada fraksi berat 80% yaitu 0,20. Untuk koposit dengan besar partikel 5 diperoleh nilai tertinggi penyerapan suaranya terdapat pada fraksi berat partikel 60% yaitu 0,37, dan terkecil pada fraksi berat 80% yaitu 0,16. Sedangkan koposit dengan besar partikel 10 diperoleh nilai tertinggi penyerapan suaranya terdapat pada fraksi berat partikel 60% yaitu 0,24, dan terkecil pada fraksi berat 40% yaitu 0,19. Jadi dapat disipulkan bahwa koposit yang eiliki fraksi berat partikel batuapung 60% dan besar ukuran partikel 3 yang eiliki koefisien penyerapan suara terbaik untuk frekuensi input 1500 Hz. Hal ini disebabkan karena perukaan specien lebih rata sehingga luas perukaan yang dapat enyerap suara lebih besar dibandingkan dengan ukuran partikel yang lebih besar. Karena ketebalan specien hanya 10 dan diaeter partikel terbesar juga 10 sehingga ada celah-celah diantara partikel tersebut yang ana celah tersebut perukaannya adalah pengikatnya (polyester) yang tidak dapat enyerap suara seperti ditunjukkan pada Gabar 4. Sedangkan pada koposit dengan fraksi berat partikel 40% terjadi penutupan pori-pori batuapung oleh pengikatnya karena persentase pengikat lebih banyak dari batuapungnya sehingga bunyi lebih banyak dipantulkan dari pada diserap. Untuk fraksi berat 80% terlalu banyak partikel sehingga tidak seluruh partikel dapat terikat oleh polyester sehingga perukaan specien tidak rata dan ada bagian polyester yang tapak juga sehingga terjadi peantulan bunyi. Jadi pada frekuensi 1500Hz koposit yang diuji apu enyerap suara dengan baik α > 0,15 sesuai dengan ISO 11654 [3], sedangkan untuk frekuensi rendah koposit yang diuji tidak enyerap suara dengan baik sehingga perlu dilakukan pengujia dengan frekuensi di atas 1500 Hz. Ukuran partikel 3 Perukaan rata
Proceeding Seinar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarasin, 7-8 Oktober 2015 Ukuran partikel 5 Perukaan tidak rata Sipulan Seluruh koposit yang diuji pada frekuensi 1500Hz dapat enyerap bunyi dengan baik (α >0.15), sedangkan untuk frekuensi rendah koposit yang diuji tidak enunjukkan daya penyerapan suara yang baik. Ucapan Teria kasih Paper ini dibiayai dari penelitian Desentralisasi Hibah Bersaing dengan Surat Perjanjian Penugasan No. 311-23/UN14.2/PNL.01.03.00/2015 Ukuran partikel 10 Matrik terlihat Referensi [1] Lee, Y and Changwhan Joo.Sound Absorption Properties of Recycled Polyester Fibrous AsseblyAbsorbers (AUTEX ResearchJournal, Vol. 3, No2, June 2003. [2] Mediastika. 2005. Akustik Bangunan. Jakarta: Erlangga. [3] Ainie Khuriati, Eko Koaruddin,Muhaad Nur, Disain Pereda Suara Berbahan Dasar Sabut Kelapa dan Pengukuran Koefisien Penyerapan Bunyinya, (Berkala Fisika ISSN : 1410 9662 Vol.9, No.1, Januari 2006, hal 43-53 Gabar 4. Spesien penyerapan suara dengan fraksi berat 60%