1 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN AKUSTIK DARI CAMPURAN SERAT KULIT ROTAN DAN PEREKATPOLIVINIL ASETAT SKRIPSI AMALUDDIN NASUTION 100801030 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
2 PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN AKUSTIK DARI CAMPURAN SERAT KULIT ROTAN DAN PEREKATPOLIVINIL ASETAT SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains AMALUDDIN NASUTION 100801030 DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014
i PERSETUJUAN Judul : PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN AKUSTIK DARI CAMPURAN SERAT KULIT ROTAN DAN PEREKAT POLIVINIL ASETAT Kategori : SKRIPSI Nama : AMALUDDIN NASUTION Nomor Induk Mahasiswa : 100801030 Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen Fakultas : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing: Disetujui di Medan, Juli 2014 Pembimbing 1 Pembimbing 2 Prof. Dr. T.Sembiring,M Sc Dr. Perdinan Sinuhaji, MS NIP.196212231991031002 NIP. 195903101987031002 Diketahui/ Disetujui Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr. Marhaposan Situmorang NIP. 195510301980031003
ii PERNYATAAN PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN AKUSTIK DARI CAMPURAN SERAT KULIT ROTAN DAN PEREKAT POLIVINIL ASETAT SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan-ringkasan masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2014 Amaluddin Nasution 100801030
iii PENGHARGAAN Alhamdulillah, puji syukur kepada Allah SWT, Tuhan semesta alam yang telah memberikan rahmat dan karunia sehingga penulis dapat menyelasikan tugas akhir. Salawat beriring salam teruntuk Nabi besar Muhammad SAW yang menjadi teladan dalam menjalani kehidupan. Penulis ingin menyampaikan ungkapan terima kasih kepada: 1. Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, Drs. Syahrul Humaidi, MSc. selaku Sekertaris Departemen Fisika Universitas Sumatera Utara, dan seluruh staf pengajar beserta pegawai administrasi di Departemen Fisika yang telah memberikan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan. 2. Prof. Dr. Timbangen Sembiring, MSc. Selaku dosen pembimbing I, Dr. Perdinan Sinuhaji, MS. selaku dosen pembimbing II, Dr. Kerista Sebayang, MS. selaku ketua penguji, dan Tua Raja Simbolon, S.Si, Msi. selaku sekretaris penguji yang telah memberikan kritik, saran, dan arahan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 3. Orangtua dan keluarga tercinta yang selalu memberikan dukungan moral dan spiritual kepada penulis. 4. Aini Fitri, Tiara, Bibah, Nisa, Sanah, Lia, Widya, Nia, Siti Nuraini, Ray, Elsa, Esnaria, Leni dan seluruh mahasiswa Fisika angkatan 2010 yang memberi dukungan dan bantuan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar menjadi lebih baik lagi. Medan, Juli 2014 Penulis
iv PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI PAPAN AKUSTIK DARI CAMPURAN SERAT KULIT ROTAN DAN PEREKAT POLIVINIL ASETAT ABSTRAK Telah dilakukan penelitian mengenai penyerapan energi bunyi oleh papan akustik dari campuran serat kulit rotan dan perekat polivinil asetat menggunakan metode tabung impedansi. Sampel dengan perbandingan komposisi serat kulit rotan : perekat PVAc sebesar 100% : 0 dan 90% : 10% memiliki NRC terbesar yaitu 0,9. Papan akustik serat kulit rotan telah memenuhi standar sebagai peredam bunyi berdasarkan ISO 11654 dengan α w 0,15-1. Densitas papan aksutik dari campuran serat kulit rotan dan perekat PVAc telah memenuhi standar berdasarkan SNI 01 4449 2006 dengan densitas 0,486-1,021 g/cm 3.Kuat tarik dan kuat lentur papan akustik dari campuran serat kulit rotan dengan perekat PVAc telah memenuhi standar berdasarkan SNI 01 4449 2006 dengan kuat tarik 5,27 42,66 MPa dan kuat lentur 12,63-19,82 MPa. Kata kunci: tabung impedansi, koefisien serap bunyi, material akustik, serat kulit rotan, perekat PVAc.
v PREPARATION AND CHARACTERIZATION AN ACOUSTIC MATERIAL MADE FROM RATTAN FIBER AND POLIVINIL ACETAT ADHESIVE ABSTRACT One research has been done to see sound absorbing by acoustic material made from rattan fiber with polivinil acetat adhesive use impedance tube methode. The maximumnrc of this material is 0,9 that is belong to speciment with rattan fiber : PVAc adhesive 100% : 0 and 90% : 10%. The acoustic material made from rattan fiber and PVAc adhesive is up to standart for absorber material according to ISO 11654 with α w 0,15-1. The density of this material is up to standart according to SNI 01 4449 2006 with density 0,486 1,021 g/cm 3. The tensile strength and the flexural strength of this acoustic material is up to standart according to SNI 01 4449 2006 with tensile strength 5,27 42,66 MPa and flexural strength 12,63 19,82 MPa. Keywords: impedance tube, sound absorption coefficient, acoustic materials, Rattan fiber, PVAc adhesive.
vi DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Grafik Daftar Lampiran Halaman i ii iii iv v vi viii x xi xiii BAB 1. PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Tujuan Penelitian 3 1.4 Manfaat Penelitian 3 1.5 Batasan Masalah 3 1.6 Sistematika Penulisan 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 Konsep Dasar Tentang Bunyi 5 2.1.1 Perambatan dan Kecepatan Bunyi 6 2.1.2 Intensitas dan Energi Bunyi 7 2.1.3 Pemantulan dan Penyerapan Bunyi 8 2.1.4 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Penyerapan Bunyi 9 2.1.5 Pengukuran Penyerapan Bunyi 10 2.2 Kebisingan 12 2.2.1 Jenis Kebisingan 13 2.2.2 Sumber-sumber Kebisingan 14 2.2.3 Dampak Kebisingan Terhadap Kesehatan 15 2.2.4 Upaya Pengendalian Kebisingan 15 2.3 Material Akustik 17 2.3.1 Jenis-jenis Material Penyerap Bunyi 18 2.3.2 Material Berserat 19 2.4 Tumbuhan Rotan 20 2.4.1 Rotan Semambu 20 2.4.2 Kandungan Kimia Tumbuhan Rotan 21 2.4.3 Manfaat Tumbuhan Rotan 22 2.5 Densitas 22 2.6 Perekat Polivinil Asetat 24 2.7 Sifat Mekanik Material 24
vii 2.7.1 Kuat Tarik (Tensile Strength) 24 2.7.2 Kuat Lentur (Flexural Strength) 26 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 27 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 27 3.2 Peralatan dan Bahan 27 3.2.1 Peralatan 27 3.2.2 Bahan 28 3.3 Prosedur Penelitian 28 3.3.1 Penyiapan Serat Kulit Rotan 29 3.3.2 Perlakuan Pada Perekat PVAc 29 3.3.3 Pembuatan Papan Serat Kulit Rotan 29 3.4 Diagram Alir Penelitian 31 3.4.1 Penyiapan Serat Kulit Rotan 31 3.4.2 Tahap Penelitian 32 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 33 4.1 Perhitungan Densitas 33 4.2 Pengujian Koefisien Serap Bunyi 34 4.3 Pengujian Mekanik 44 4.3.1 Pengujian Kuat Tarik 44 4.3.2 Pengujian Kuat Lentur 49 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN 52 5.1Kesimpulan 52 5.2 Saran 52 DAFAR PUSTAKA 53
viii DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 2.1 Pembagian zona-zona peruntukan 13 Tabel 2.2 Kandungan Kimia Beberapa Jenis Rotan 21 Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Densitas Papan Akustik Serat Kulit 33 Rotan Perekat PVAc Tabel 4.2 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 35 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 100% : 0 Tabel 4.3 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 36 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 90% : 10% Tabel 4.4 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 37 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 80% : 20% Tabel 4.5 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 38 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 70% : 30% Tabel 4.6 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 39 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 60% : 40% Tabel 4.7 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 40 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 50% : 50% Tabel 4.8 Hasil Pengujian Koefisien Serap Bunyi Sampel dengan 41 Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 40% : 60% Tabel 4.9 Perbandingan Daya Serap Bunyi Papan Serat Kulit 42 Rotan - PVAc
ix Tabel 4.10 Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Akustik Serat 48 Kulit Rotan Tabel 4.11 Hasil Pengujian Kuat Tarik Papan Akustik Serat 50 Kulit Rotan
x DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Skema Tabung Impedansi untuk Pengukuran 11 Koefisien Serap Bunyi. Gambar 2.2 Karakteristik Akustik Material 17 Gambar 2.3 Skema Pengujian Densitas 23 Gambar 2.4 Ukuran Spesimen Uji Tarik Berdasarkan ASTM D-638 25 Gambar 2.5 Skema Pengujian Kuat Lentur 26
xi DAFTAR GRAFIK Nomor Judul Halaman Grafik Grafik 4.1 Hubungan Densitas dengan Komposisi Serat Kulit Rotan 34 Grafik 4.2 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 35 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 100% : 0 Grafik 4.3 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 36 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 90% : 10% Grafik 4.4 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 37 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 80% : 20% Grafik 4.5 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 38 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 70% : 30% Grafik 4.6 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 39 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 60% : 40% Grafik 4.7 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 40 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 50% : 50% Grafik 4.8 Hubungan Koefisien Serap Bunyi dengan Frekuensi 41 dari Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : Perekat PVAc Sebesar 40% : 60% Grafik 4.9 Hubungan Koefisien Reduksi Bising dengan Variasi 43 Variasi Komposisi Serat Kulit Rotan.
xii Grafik 4.10 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 44 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 100% : 0 Grafik 4.11 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 45 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 90% : 10% Grafik 4.12 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 45 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 80% : 20% Grafik 4.13 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 46 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 70% : 30% Grafik 4.14 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 46 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 60% : 40% Grafik 4.15 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 47 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 50% : 50% Grafik 4.16 Hubungan Gaya Tarik dengan Pertambahan Panjang 47 pada Sampel dengan Perbandingan Komposisi Serat Kulit Rotan : perekat PVAc sebesar 40% : 60% Grafik 4.17 Hubungan Kuat Tarik dengan Komposisi Serat 49 Kulit Rotan pada Papan Akustik Serat Kulit Rotan - Perekat PVAc. Grafik 4.17 Hubungan Kuat Lentur dengan Komposisi Serat 51 Kulit Rotan pada Papan Akustik Serat Kulit Rotan - Perekat PVAc.
xiii DAFTAR LAMPIRAN Nomor Lampiran Judul Halaman LAMPIRAN A Alat-alat Percobaan 55 LAMPIRAN B Bahan-bahan Percobaan 58 LAMPIRAN C Perhitungan Data Pengujian 60 LAMPIRAN D Koefisien Serap Bunyi Beberapa Produk 63 LAMPIRAN E Dokumen Standarisasi 66