PENGARUH VARIASI BAHAN PEREKAT ( ADHESIVE ) TERHADAP KARAKTERISTIK SERAPAN BUNYI KOMPOSIT SANDWICH UPRs - CANTULA ANYAMAN 3D DENGAN CORE SAMPAH KOTA SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh : Ivan Ardhian Aria I 0402038 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2009
62
Embed
PENGARUH VARIASI BAHAN PEREKAT ( ADHESIVE …/Pengaruh... · ABSTRAK PENGARUH VARIASI BAHAN PEREKAT ( ADHESIVE) TERHADAP KARAKTERISTIK SERAPAN BUNYI KOMPOSIT SANDWICH UPRs - CANTULA
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PENGARUH VARIASI BAHAN PEREKAT ( ADHESIVE ) TERHADAP KARAKTERISTIK SERAPAN BUNYI KOMPOSIT SANDWICH UPRs - CANTULA ANYAMAN 3D DENGAN CORE
SAMPAH KOTA
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
Ivan Ardhian Aria I 0402038
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2009
DAFTAR ISI
Halaman Halaman Judul..................................................................................................... i Halaman Pengesahan .......................................................................................... ii Motto................................................................................................................... iii Persembahan ...................................................................................................... iv Kata Pengantar ................................................................................................... v Daftar Isi ............................................................................................................ vii Daftar Gambar .................................................................................................... ix Daftar Tabel ....................................................................................................... x Daftar Lampiran ................................................................................................. xi Daftar Notasi....................................................................................................... xii Abstrak ............................................................................................................... xiii Abstract ............................................................................................................... xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ...................................................................... 2 1.2 Perumusan Masalah ............................................................................. 3 1.3 Batasan Masalah .................................................................................. 3 1.4 Tujuan Penelitian................................................................................. 4 1.5 Manfaat Penelitian............................................................................... 4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Tinjauan Pustaka.................................................................................. 5 2.2 Pengertian Komposit ........................................................................... 6 2.3 Serat Cantula ....................................................................................... 7 2.4 Matrik .................................................................................................. 8 2.5 Katalis .................................................................................................. 9 2.6 Skin ...................................................................................................... 9 2.7 Core ..................................................................................................... 10 2.8 Adhesive............................................................................................... 10 2.8.1 Chloroprene............................................................................... 10 2.8.2 Yukalac 157 BQTN-Ex.............................................................. 10 2.8.3 Versamid 140/ Epoxi................................................................. 11 2.9 Fraksi Berat Komposit......................................................................... 11 2.10 Gelombang Bunyi.............................................................................. 11 2.11 Impedansi Akustik............................................................................. 12 2.12 Transmisi dan Refleksi Gelombang Bunyi........................................ 12 2.13 Frekuensi dan Periode ....................................................................... 14 2.14 Pola Gelombang Berdiri (Standing Wave Pattern)........................... 14 2.15 Koefisien Serapan Bunyi................................................................... 15 2.16 Perhitungan Standar Error................................................................. 16 2.17 Material Akustik................................................................................ 17
2.18 Tinjauan Umum Sampah................................................................... 18 2.19 Hipotesis............................................................................................ 19 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Diagram Alir Penelitian...................................................................... 20 3.2 Alat dan Bahan Penelitian .................................................................. 21 3.1.1 Alat Penelitian........................................................................... 21
3.1.2 Bahan Penelitian........................................................................ 22 3.3 Skema Alat Uji Serapan Bunyi........................................................... 23 3.3 Pembuatan Benda Uji....................................................................... .. 25 3.3.1 Proses Pembuatan Skin Komposit............................................ 25 3.3.2 Proses Pembuatan Core Sampah Kota ...................................... 25 3.3.3 Pembuatan Komposit Sandwich ................................................ 26 3.5 Pengujian Spesimen............................................................................ 27 3.6 Rancangan Penelitian ......................................................................... 27 BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1 Data Benda Uji Variasi Adhesive........................................................ 28 4.2 Koefisien Serapan Bunyi Benda Uji Variasi Adhesive ....................... 28 4.3 Perbandingan Koefisien Serapan Bunyi Benda Uji............................. 29 4.4 Koefisien Serapan Bunyi Material Pembanding.................................. 31 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan.......................................................................................... 34 5.2 Saran .................................................................................................... 34 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 35 LAMPIRAN........................................................................................................ 36
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Kontruksi Komposit Sandwich ...................................................... 7 Gambar 2.2 Agave Cantula Roxb ...................................................................... 7 Gambar 2.3 Fenomena Refleksi Dan Transmisi Pada Bidang Batas Medium..................................................................... 13 Gambar 2.4 Gelombang ..................................................................................... 14 Gambar 2.5 Standing Wave................................................................................ 15 Gambar 2.6 Fenomena Bunyi Yang Mengenai Material Penyerap ................... 16 Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian................................................................... 20 Gambar 3.2 Alat Pengujian................................................................................ 21 Gambar 3.3 Model Ayaman LIAW.................................................................... 21 Gambar 3.4 (a) Cetakan, (b) Dongkrak Hidrolik, (c) Timbangan Elektronik, (d) Oven.............................................. 22 Gambar 3.5 Skema Alat Uji Serapan Bunyi ...................................................... 23 Gambar 3.6 Bentuk Spesimen Uji...................................................................... 27 Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Koefisien Serapan Bunyi Variasi Adhesive ............................................................................. 30
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1 Sifat Resin 157 BQTN-EX Setelah Mengeras....................................... 9 Tabel 2 Koefisien Serapan Bunyi Pada Beberapa Material Akustik Komersial .................................................. 17 Tabel 3 Jumlah Spesimen Uji ............................................................................. 27 Tabel 4 Data Benda Uji Variasi Adhesive .......................................................... 28 Tabel 5 Data Hasil Pengujian Serapan Bunyi Benda Uji Variasi Adhesive................ 28 Tabel 6 Perbandingan Koefisien Serapan Bunyi Benda Uji Adhesive Dengan Beberapa Material Akustik Komersial...................................... 31
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran A Data Pengujian Redam Akustik (Serapan Bunyi) ....................... 37 Lampiran B Perhitungan Perbandingan Data Hasil Pengujian........................ 38
DAFTAR NOTASI αn = Koefisien serapan bunyi
a = Estimasi Standart Error
f = Frekuensi (Hz)
n = Jumlah data
p = Tekanan akustik (Pa.s/m)
Pi = Tekanan gelombang datang
Pt = Tekanan gelombang transmisi
Pr = Tekanan gelombang refleksi
r = Koefisien determinasi
R = Koefisien refleksi tekanan
R = Koefisien refleksi
S = Estimasi varian
SWR = Standing wave ratio
SEE = Sum of Square Error
T = Koefisien transmisi tekanan
T = Periode
u = Kecepatan partikel dalam medium (m/s)
Vmak = Tegangan maksimum yang terukur (µv)
Vmin = Tegangan minimum yang terukur (µv)
wi = Fraksi berat, i. material penyusun.
Wi = Berat, i. material penyusun (gr)
Wc = Berat komposit (gr)
z = Impedansi akustik spesifik (kg/m2s)
ABSTRAK
PENGARUH VARIASI BAHAN PEREKAT ( ADHESIVE ) TERHADAP KARAKTERISTIK SERAPAN BUNYI KOMPOSIT SANDWICH UPRs -
CANTULA ANYAMAN 3D DENGAN CORE SAMPAH KOTA
IVAN ARDHIAN ARIA ILMU BAHAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui variasi adhesive terhadap karakteristik dasar koefisien serapan bunyi material komposit sandwich UPRs-Cantula anyaman 3D dengan core sampah kota.
Adhesive yang dipakai dalam penelitian ini adalah jenis polyester yang meliputi 157 BQTN EX, jenis epoxy yaitu VERSAMID 140 dan Chloroprene adhesive. Metode hand lay up dipakai untuk membuat komposit sandwich ini dengan fraksi berat 40 % dan diameter 9,9 cm. Pengujian yang dilakukan dengan menggunakan metode impedance tube untuk mengetahui karakteristik koefisien serapan bunyi. Pengujian ini mengacu pada standar ASTM C 384-95.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi adhesive pada komposit sandwich UPRs-Cantula anyaman 3D dengan core sampah kota tidak berpengaruh terhadap koefisien serapan bunyi. Koefisien serapan bunyi tertinggi pada setiap variasi dicapai pada frekuensi 1600 Hz. Kata kunci : komposit sandwich, adhesive, cantula, koefisien serapan bunyi.
ABSTRACT
The Effect Of Adhesive Variation On Sound Absorption Characteristics Of UPRs-Cantula 3D Woven Sandwich Composite
Materials With Municipal Solid Waste Core
IVAN ARDHIAN ARIA Material Science
The aim of research is to investigate the effect of adhesive variation to the characteristics of sound absorption coefficient of UPRs-Cantula 3D sandwich composite materials by municipal solid waste core. The adhesive applied in this research was polyester type such as 157 BQTN-Ex, epoxy type such as Versamid 140 and Chloroprene adhesive. The sandwich composite is made by hand lay up method with 40% of weight contents and 9,9 cm of diameters. The characteristics of sound absorption coefficient is tested by using the impedance tube methode. It is according to ASTM C-384-95 standarts. The result indicates that adhesive variations do not influence the sound absorption coefficient of UPRs-Cantula 3D sandwich composite with muncipal solid waste core. The specimen with 1600 Hz of frequency is the higest sound absorption coefficient in each variations. Keywords : sandwich composite, adhesive, cantula, coefficient of sound absorption
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dibidang material non logam
sudah semakin pesat. Hal ini dibuktikan semakin banyak material-material baru yang
berkualitas tinggi dan ramah lingkungan. Material tersebut telah banyak diaplikasikan
sebagai bahan dan alat untuk mempermudah kinerja manusia, misalnya sebagai alat
transportasi, olahraga dan lain-lain. Salah satu contoh material non logam yang terus
dikembangkan adalah material komposit dengan menggunakan serat alam.
Serat Agave Cantula Roxb atau disingkat dengan serat Cantula adalah salah
satu jenis serat alam yang merupakan contoh unsur penyusun komposit sebagai
pengganti serat buatan, dimana penggunaan serat ini masih terbatas sebagai bahan
kerajinan. Serat Cantula berdasarkan hasil penelitian di Badan Penelitian dan
Pengembangan Industri Departemen Perindustrian Yogyakarta, mempunyai
kandungan selulose sekitar 64,3 %, Ariawan (2002), maka pemanfaatan serat cantula
berpotensi sebagai bahan penguat skin pada komposit sandwich yang akan
meningkatkan nilai guna dari serat tersebut.
Komposit sandwich merupakan gabungan antara skin dan core. Dalam
penelitian ini skin komposit tersusun atas serat Cantula yang dipadu dengan resin
Unsaturated Polyester (UP) (Yukalac®) 157BQTN-EX, yang merupakan salah satu
resin termoset yang mudah diperoleh dan digunakan oleh masyarakat umum maupun
industri skala kecil dan besar, sedangkan core komposit menggunakan sampah kota.
Penggunaan bahan core dari sampah kota merupakan salah satu upaya untuk
mengatasi masalah sampah yang semakin lama semakin menumpuk dan belum dapat
dimanfaatkan secara optimal. Apabila dilihat dari nilai ekonomi, sampah dapat
dikatakan tidak memiliki nilai sama sekali, bahkan bisa bernilai negatif. Dengan
pemanfaatan sampah kota sebagai material pengisi (filler) diharapkan dapat menjadi
alternatif bahan bangunan yang murah dan ramah lingkungan.
Selain masalah sampah, masalah lingkungan yang sering mengganggu
kehidupan manusia adalah kebisingan. Kebisingan merupakan semua bunyi yang
tidak diharapkan. Kriteria bunyi dianggap sebagai bising tidak hanya tergantung pada
keras lemahnya bunyi tetapi juga frekuensi, waktu terjadi, isi informasi dan aspek
subyektif, misalnya asal bunyi (Doelle,1993). Kebisingan yang terjadi dapat
disebabkan oleh beberapa hal, antara lain karena lalu lintas transportasi (transportasi
darat, udara atau laut), aktivitas pada lingkungan kerja, aktivitas pada rumah tangga,
aktivitas pada perindustrian dan lain-lain.
Untuk menggabungkan antara skin dan core dalam pembuatan komposit
sandwich diperlukan adanya bahan perekat (adhesive) yang tepat agar tercipta
komposit yang memiliki fisik dan mekanik yang baik. Adhesive digunakan sebagai
bahan pengikat antara skin dan core serta meneruskan beban yang diterima face pada
core. Adhesive ini secara umum digunakan pada pengujian-pengujian yang bersifat
mekanik karena sangat berpengaruh pada kekuatan materialnya. Tetapi disisi lain
terdapat pengujian yang bersifat non mekanik diantaranya pengujian serapan bunyi,
dimana material dari hasil pengujian ini dapat dijadikan acuan sebagai material panel
akustik yang baik. Dalam penelitian ini ada beberapa adhesive yang digunakan, yaitu
versamid 140, BQTN-EX 157, chloroprene adhesive. Adhesive tersebut digunakan
karena paling banyak dijumpai dipasaran dan telah dikenal luas oleh masayarakat.
Maka pada penelitian ini akan dipelajari seberapa besar pengaruh adhesive terhadap
karakteristik serapan bunyi pada komposit sandwich sehingga dapat dipilih adhesive
yang tepat untuk komposit sandwich UPRs - Cantula anyaman 3D dengan core
sampah kota.
Dari uraian diatas, maka sangatlah menarik untuk dilakukan penelitian tentang
pengaruh variasi bahan perekat (adhesive) terhadap karakteristik serapan bunyi
komposit sandwich UPRs - Cantula 3D dengan core sampah kota, sehingga dapat
menghasilkan material baru sebagai alternatif penanganan masalah kebisingan yang
murah dan ramah lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Karakteristik serapan bunyi komposit sandwich dapat dicari dengan membuat
skin komposit yang berbahan serat cantula anyaman 3D (LIAW) dan resin BQTN-EX
157, sedangkan core dari sampah kota (kertas, daun, plastik dan kaca). Proses
pembuatan komposit sandwich dilakukan dengan menggabungkan skin dan core
dengan penambahan bahan perekat (adhesive). Untuk mendapatkan karakteristik
serapan bunyi dilakukan dengan alat uji serapan bunyi metode tabung impedansi
dengan memvariasi jenis bahan perekat (adhesive), sehingga didapatkan karakteristik
serapan bunyi yang maksimal pada komposit sandwich.
1.3 Batasan Masalah
Untuk menentukan arah penelitian yang baik, maka ditentukan batasan
masalah sebagai berikut :
1. Skin yang digunakan adalah UPRs-cantula anyaman 3D jenis LIAW dengan fraksi
berat 40%.
2. Core yang digunakan adalah UPRs-sampah kota dengan fraksi berat 40% dengan
tekanan pengepresan 4 Ton.
3. Bahan dasar core adalah sampah jenis organik (kertas dan dedaunan) serta sampah
jenis anorganik (plastik dan gelas/kaca).
4. Adhesive yang digunakan adalah versamid 140, YUKALAC BQTN EX 157,
chloroprene.
5. Pengukuran koefisien serapan bunyi dibatasi pada frekuensi dibawah 2000 Hz.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi bahan perekat
(adhesive) terhadap karakteristik serapan bunyi komposit sandwich UPRs-cantula 3D
dengan core sampah kota.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Diperoleh data-data karakteristik serapan bunyi pada komposit sandwich
UPRs-cantula 3D dengan core sampah kota yang belum pernah ditiliti
sebelumnya.
2. Diperoleh data-data pengaruh variasi perekat (adhesive) terhadap karakteristik
serapan bunyi.
3. Sebagai bahan pertimbangan di dalam membuat panel akustik (penyekat dinding)
dari material komposit sandwich yang ramah lingkungan.
4. Memperkaya data sifat material komposit sandwich sebagai informasi dan bahan
pertimbangan dalam mendorong kemajuan ilmu pengetahuan.
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Penelitian mengenai serapan bunyi yang dilakukan oleh Frickle (1984),
menyatakan bahwa, angka serapan bunyi dari pepohonan di hutan dengan memakai
sumber bising berupa senapan angin. Hasilnya menyatakan bahwa besarnya serapan
bunyi dari pohon tergantung pada besar kecilnya batang pohon, kerapatan pohon serta
dipengaruhi oleh cuaca (angin, temperatur dan kelembaban udara).
Penelitian tentang efek tekanan (compression) terhadap serapan bunyi pada
material berserat (fibrous) oleh Castagnede (2000), menyatakan bahwa pada massa
bahan yang sama, tekanan berpengaruh terhadap ketebalan dan koefisien serapan
bunyinya. Tekanan yang lebih besar menyebabkan berkurangnya ketebalan dan
koefisein serapan bunyinya. Menurut Castagnede, menurunnya koefisien serapan
bunyi dengan semakin bertambahnya tekanan disebabkan karena semakin
berkurangnya ketebalan dan kerapatan (porositas) serta karena semakin naiknya
tahanan alir dan faktor bentuk.
NAC (noise absorption coefficients) pada umumnya tergantung pada serat yang
baik. Penelitian ini telah dilakukan oleh Lee (2003), tentang koefisien serapan bunyi
pada serat Polyester. Dalam penelitiannya dinyatakan bahwa, serat Polyester yang
tersusun secara acak pada frekuensi sedang mempunyai NAC yang lebih tinggi
dibandingkan serat tersusun secara tidak acak meskipun perbedaannya tidak terlalu
besar, hal ini disebabkan oleh efek resonansi dan adanya gesekan dengan udara. Oleh
karena itu untuk mendapatkan NAC yang lebih baik dapat menambah ketebalannya.
Menurut Rancasa (2003), melakukan penelitian dengan sampel berbahan
dasar sabut kelapa. Dalam penelitiannya dinyatakan bahwa, benda uji dengan massa
dan ketebalan yang lebih besar mempunyai koefisien serapan maksimum yang lebih
besar dibandingkan benda uji yang mempunyai massa dan ketebalan yang lebih kecil.
Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Miasa dan Sriwijaya (2004), dalam
penelitiannya mengenai sifat akustik penghalang kebisingan dari kertas dan plastik,
menyatakan bahwa kertas dan plastik (termasuk didalamnya kertas dan plastik bekas)
mempunyai kemampuan reduksi bising lebih baik daripada tanaman dengan
kemampuan hambatan alir yang dapat diatur.
Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Fuad (2007), dalam
penelitiannya mengenai variasi fraksi berat skin komposit UPRs-Cantula 3D
anyaman LIAW, menyatakan bahwa koefisien serapan bunyi maksimum benda uji
variasi fraksi berat dicapai pada Wf 40%, yaitu 0,444 pada frekuensi 1600 Hz.
Sedangkan pada penelitian yang dilakukan Sumardi (2007), dalam penelitiannya
tentang pengaruh variasi adhesive terhadap kekuatan bending, tekan dan kekuatan
geser komposit sandwich cantula 3D-UPRs dengan core sampah kota. Adhesive yang
dipakai dalam penelitian ini adalah jenis polyester yang meliputi 157 BQTN EX,
jenis epoxy yaitu VERSAMID 140 dan Chloroprene adhesive. Metode hand lay up
dipakai untuk membuat komposit cantula 3D-UPRs dengan fraksi berat 40 %. Hasil
penelitian ini diperoleh kekuatan bending dan tekan nilai tertinggi dicapai dengan
menggunakan adhesive BQTN-EX 157, dengan nilai kekuatan bending sebesar 9.26
MPa dan nilai kekuatan tekan sebesar 8,54 MPa. Sedangkan untuk kekuatan geser
nilai tertinggi dicapai dengan menggunakan adhesive Versamid 140 dengan nilai
kekuatan geser sebesar 0,085 Mpa.
2.2 Pengertian Komposit
Kata komposit (composite) merupakan kata sifat yang berarti susunan atau
gabungan. Komposit berasal dari kata kerja “to compose” yang berarti menyusun atau
menggabung. Jadi secara sederhana bahan komposit berarti bahan gabungan dari dua
atau lebih bahan yang berlainan secara makroskopis untuk membentuk material baru
dengan sifat yang lebih baik.
Komposit sandwich merupakan gabungan dua lembar skin yang disusun pada
dua sisi luar dan material yang ringan yang dikenal core di antara kedua skin. Banyak
variasi definisi dari komposit sandwich, tetapi faktor utama dari material tersebut
adalah core yang ringan, sehingga memperkecil berat jenis dari material tersebut, dan
Top skin
Bottom skin
kekakuan lapisan skin yang memberikan kekuatan pada komposit sandwich (ASTM
C 274-99, 1998). Jika digunakan perekat dalam menggabungkan skin dan core, maka
lapisan bahan perekat dapat dipertimbangkan sebagai komponen tambahan dalam
material tersebut. Tebal lapisan perekat umumnya diabaikan karena lebih kecil dari
tebal skin maupun core. Sifat mekanis komposit sandwich sangat tergantung pada
sifat mekanis core, skin, dan karakteristik ikatan antara keduanya.
Gambar 2.1 Kontruksi Komposit Sandwich
2.3 Serat Cantula
Serat cantula merupakan salah satu jenis serat alam yang potensial
dikembangkan untuk material penguat komposit berharga murah dan ramah
lingkungan. Tanaman cantula memiliki daun yang kaku dengan panjang 100 - 175 cm
dengan duri di sepanjang tepi daunnya.
Gambar 2.2 Agave Cantula Roxb
Untuk mendapatkan serat dari cantula, metode yang dipakai adalah metode
ekstraksi (extraction). Pada proses ekstraksi, daun yang akan diambil seratnya dijepit
dengan menggunakan alat khusus lalu ditarik pada salah satu ujungnya, sehingga
seratnya terpisah. Ditinjau dari komposisi kimianya, serat cantula mengandung :
komponen dasar pembentuk struktur serat tumbuhan (celulose) 64,23 %, moisture
13,13%, ash 4,98%, pengikat antar serat dan memberikan kekakuan pada batang
tumbuhan (lignin) 5,91%, extractives 1,1% (Balai Penelitian dan Pengembangan
Industri Departemen Perindustrian dan Perdagangan, 1994).
2.4 Matriks
Gibson R.F, (1994) mengatakan bahwa matrik dalam struktur komposit bisa
berasal dari bahan polimer, logam, maupun keramik. Matrik secara umum berfungsi
untuk mengikat serat menjadi satu struktur komposit. Matrik memiliki fungsi :
a. Mengikat serat menjadi satu kesatuan struktur
b. Melindungi serat dari kerusakan akibat kondisi lingkungan
c. Mentransfer dan mendistribusikan beban ke serat
d. Menyumbangkan beberapa sifat seperti, kekakuan, ketangguhan dan tahanan
listrik.
Sebagai alternatif kini digunakan resin yang lebih ramah linkungan seperti
polyurethane, namun dalam penelitian ini digunakan resin Unsaturated polyester.
Unsaturated polyester merupakan resin cair dengan viskositas rendah, dan akan
mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis. Keunggulan dari resin ini
antara lain pengerjaannya mudah, proses pengerasan atau curing cepat tanpa
menimbulkan gas, warnanya terang, dimensinya stabil dan memiliki sifat fisik dan
tahanan listrik yang baik.
Dalam proses curing ini terbentuk jaringan polimer tiga dimensi. Sifat
mekanik resin ditentukan oleh panjang serta kepadatan jaringan polimer dan sifat
monomer yang menyusun jaringan. Panjang dan kepadatan jaringan amat tergantung
pada kesempurnaan proses curing, sedang sifat monomer tergantung pada jenis resin
yang digunakan.
Dalam penelitian ini akan digunakan resin UP 157 BQTN-EX memiliki nama
merk dagang Yukalac® 157 BQTN-EX. Polimer ini mempunyai ikatan yang kuat dan
membentuk rantai crosslinking saat membeku. Penggunaan resin ini biasanya untuk
peralatan sanitasi rumah tangga, sebagai struktur material pembuatan kapal dan untuk
produk FRP (fiber reinforce plastic) lainnya.
Tabel 1. Sifat Resin 157 BQTN-EX Setelah Mengeras
Satuan Nilai Tipikal Keterangan Berat jenis Kekerasan
Suhu Distorsi Panas Penyerapan air (Suhu ruang)
Flexural strength Flexural modulus
Elongasi
°C %
Kg/mm2
Kg/mm2
%
1.215 40 70
0.188 0.466
9.4 300 1.6
25 °C Barcol GYZJ 934-1
24 jam 7 jam
(Sumber : PT. Justus Kimia Raya, 2007)
2.5 Katalis
Katalis adalah cairan kimia yang berfungsi untuk mempercepat jalannya
reaksi pada proses polimerisasi tanpa ikut bereaksi dengan bahan tersebut. Tanpa
adanya katalis proses pengerasan resin dapat berlangsung sangat lama pada
temperatur ruangan.
Jenis katalis yang digunakan dalam penelitian ini adalah MEKP (Methyl Ethyl
Ketone Peroksida) dengan konsentrasi 1 %. Dengan tambahan katalis ini, resin akan
mengeras seperti gel dalam 15 menit dan mengeras sepenuhnya dalam 24 jam.
2.6 Skin
Skin merupakan bagian terluar dari komposit sandwich, material atau
bahannya dapat terbuat dari berbagai macam bahan yang dibentuk menjadi lembaran.
Berbagai jenis material dapat digunakan sebagai skin. Lembaran plat logam seperti
aluminium, baja, titanium dan polymer diperkuat oleh serat merupakan beberapa
contoh umum material yang biasa digunakan sebagai skin. Pemilihan jenis skin
menjadi sangat penting dilihat dari sudut pandang dimana lingkungan kerja
komponen tersebut akan digunakan. Korosi, karakteristik transfer panas, daya serap
uap air (moisture) dan sifat-sifat yang lainya dapat dikontrol dengan melakukan
pemilihan material skin yang tepat.
2.7 Core
Berdasarkan persyaratan performanya, banyak sekali material yang bisa
digunakan sebagai core. Material core yang digunakan dalam komposit sandwich
secara umum dapat digolongkan (ASTM C 274-99, 1998) :
a. Berat jenis rendah, material padat : foam susunan struktur
sel terbuka atau tertutup, balsa dan jenis kayu lainnya
b. Berat jenis medium dikembangkan dalam format selular :
sarang lebah
c. Berat jenis tinggi, material dikembangkan dalam format
berkerut
Jenis core yang bisa digunakan dalam komposit sandwich, mulai dari kayu
(sengon laut dan balsa), polyurethane (PU), PVC, struktur honeycomb, dan lain
sebagainya. Foam merupakan salah satu material core yang sering dipakai pada
komposit sandwich karena sifatnya yang ringan.
2.8 Adhesive
Adhesive adalah zat perekat yang digunakan untuk mengikat face dengan
core. Adhesive juga harus memiliki ketahanan terhadap bahan kimia dan panas,
supaya dalam keadaan tersebut daya adhesive-nya tidak mudah rusak. Dalam
penelitian ini dipakai beberapa jenis adhesive, yaitu Chloroprene adhesive, BQTN-EX
157, Versamid 140.
2.8.1 Chloroprene
Choroprene juga dikenal dengan istilah Neoprene merupakan jenis synthetic
rubber adhesive, secara struktur kimia Chroroprene hampir sama dengan natural
rubber. Adhesive jenis ini memiliki ketahanan terhadap bahan kimia, sinar matahari,
cuaca dan dapat bertahan sampai temperatur 1210 C, serta memililki kekuaatan tarik
yang tinggi yaitu 3500-4000 psi, (text book of polymer). Adhesive jenis ini digunakan
pada plywood, plastik, karet, dan produk-produk lainnya.
2.8.2 YUKALAC 157 BQTN-EX
Selain berfungsi sebagai sebagai matrik dalam stuktur komposit resin BQTN-
EX dalam aplikasinya juga dapat berfungsi sebagai adhesive pada peralatan sanitasi,
transportasi, dan produk-produk lainya. Adhesive ini secara dominan menggunakan
orthopthalic anhydride sebagai komponen asam jenuhnya. Kemudian di dalam
formulanya ditambah lagi dengan glycol.
2.8.3 VERSAMID 140/Epoxy
VERSAMID 140 tersusun dari sekumpulan group epoxy. Adhesive jenis
VERSAMID 140 memiliki viskositas yang cukup encer, kekuatan mekanik yang
sangat baik, dan tahan terhadap bahan kimia. Polyamine ditambahkan pada
formulanya untuk meningkatkan kekuatan mekaniknya. Versamid pada aplikasinya
digunakan untuk coating, laminasi, dan adhesive.
2.9 Fraksi Berat Komposit
Fraksi berat adalah perbandingan antara berat material penyusun dengan berat
komposit. Fraksi berat material penyusun dapat dihitung dengan persamaan 1.
Karpet berat di atas karet busa 2 0,08 0,24 0,57 0,69 0,71
Papan akustik 1 inchi, digantung 2 0,200 0,100 0,240 0,640 0,630
Karpet tali 3 0,05 0,05 0,10 0,20 0,45
Karpet tipis (6 mm) dengan lapisan dasar 3
0,03 0,09 0,20 0,54 0,70
Karpet tebal (9 mm) dengan lapisan
dasar 3 0,08 0,08 0,30 0,60 0,75
Hairfelt, tebal ½ inchi 4 0.050 0.070 0.290 0.630 -
(Sumber : 1Leslie L. Doelle; 2M. David Egan; 3Peter Lord, 4Lewis H.B and Douglas H.B)
Tabel di atas menunjukkan perbandingan kinerja benda uji variasi bahan
perekat dengan beberapa material akustik komersial. Dari tabel tersebut dapat
diketahui bahwa koefisien serapan maksimum semua benda uji variasi bahan perekat
lebih rendah terhadap semua material akustik komersial pembanding kecuali terhadap
komposit sandwich dengan adhesive BQTN-Ex 157 pada frekuensi 250 Hz.
Namun demikian, pada frekuensi tertentu beberapa benda uji variasi bahan
perekat mempunyai serapan bunyi lebih tinggi daripada material akustik komersial.
Pada frekuensi 125 Hz benda uji dengan adhesive Chloroprene mempunyai koefisien
serapan yang lebih tinggi daripada semua jenis Karpet dan Acoustical Plaster namun
lebih rendah daripada material akustik komersial pembanding yang lain. Pada
frekuensi 500 Hz benda uji dengan adhesive Versamid 140 mempunyai koefisien
serapan yang lebih tinggi daripada material akustik komersial pembanding yang lain,
namun lebih rendah dibanding Acoustical Plaster dan Karpet berat di atas karet busa.
Pada frekuensi 1000 Hz material benda uji dengan adhesive BQTN-Ex 157
dan pada fekuensi 2000 Hz benda uji dengan adhesive Chloroprene memiliki
koefisien serapan lebih tinggi dibanding Plywood, Gypsum Board, Panel Kayu, Kayu
tebal 1 inchi dan namun lebih rendah daripada material pembanding yang lain.
Koefisien serapan bunyi material akustik komersial pembanding relatif lebih
tinggi dibandingkan benda uji. Hal ini disebabkan karena benda uji masih dalam
penelitian mengenai karakteristik dari material komposit sandwich Cantula 3D-UPRs
dengan core sampah kota variasi bahan perekat (adhesive), sedangkan belum
penelitian dalam bentuk panel akustik
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari pembahasan hasil di atas dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai
berikut :
1. Penggunaan bahan perekat yang berbeda tidak berpengaruh terhadap koefisien
serapan bunyi (α) pada komposit sandwich UPRs-Cantula anyaman 3D pada
frekuensi 125 Hz sampai 2000 Hz.
2. Benda uji dengan adhesive BQTN-Ex 157 memiliki estimasi standar error sebesar
0.056, benda uji dengan adhesive Versamid 140 sebesar 0.049 dan benda uji
dengan variasi adhesive Chloroprene sebesar 0.055.
3. Koefisien serapan bunyi maksimal pada setiap benda uji dengan variasi adhesive
dicapai pada frekuensi 1600 Hz.
5.2 Saran
Untuk lebih mengembangkan penelitian ini, penulis menyarankan perlu
adanya penelitian lanjutan dengan memvariasi bahan perekat komersial lain dan diuji
pada frekuensi lebih dari 2000 Hz untuk mengetahui pengaruh bahan perekat
terhadap koefisien serapan bunyi dan dapat diketahui bahan perekat yang cocok pada
kondisi lingkungan frekuensi tinggi.
Daftar Pustaka
Annuals Book of ASTM Standart, 1995, Standart Test Method for Impedance and Absorption of Acoustical Material By The Impedance Tube Method, vol. 04.06, USA.
Apriadji, 1990, Teknologi Pemanfaatan Sampah Kota dan Peranan Pemulung Sampah, PPLH-ITB.
Ariawan, D., 2002, Pengaruh Siklus Termal Terhadap Kekuatan Tarik Komposit Unsaturated Polyester yang Diperkuat Serat Cantula, Jurnal Rapi, 1, p.p.1040-1049.
Castagnede, B., Achour A., Bruno B. & Viggo T., 2000, Effects of Compression on the Sound Absorption of Vibrous Material, Applied Acoustics 61 pp 173-182.
Doelle, L. L., Lea Prasetio, 1993, Akustik Lingkungan, Erlangga, Jakarta.
Frickle, F. R., 1984, Sound Attenuation in Forrest, Journal of Sound and Vibration, 92 (1), pp. 149-158.
Fuad, M., 2007, Pengaruh Fraksi Berat Serat Cantula Anyaman 3D Terhadap karakteristik Serapan Bunyi dan Faktor Redaman Komposit Unsaturated Polyester Pesin (UPRS) -Cantula 3D, Skripsi, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Gibson, R.F., 1994, Principles of Composites Material Mechanics, Mc Graw Hill Book Co., Singapore.
Hassall, J. R. & Zaveri, K., 1988, Accoustic Noise Measurement, Bruel & Kjaer.
Kinsler, L. E. & Frey. A.R., 1982, Fundamental of Acoustics, John Wiley & Sons. Inc, New York.
Lee, Y. & Joo, C., 2003, Sound Absorption Properties Of Recycled Polyester Fibrous Assembly Absorbers, AUTEX Research Journal, Vol. 3, No2, USA.
Lewis H. B. & Douglas H. B., 1994 Industrial Noise Control Fundamentals and Applications, New York.
Lord, H. W., Gatley, W. S. & Evensen, H. A., 1980, Noise Control for Engineers, Mc Graw Hill Bo. Co., New York.
Miasa, I. M. dan Sriwijaya R., 2004, Penelitian Sifat-Sifat Akustik Dari Bahan Kertas Dan Plastik Sebagai Penghalang Kebisingan, Media Teknik, No. 1 tahun XXVI, hal. 68-71.
Rancasa, E., 2003, Uji Karakteristik Material Akustik Berbahan Dasar Sabut Kelapa Dengan Metode Tabung Impedansi Dua Mikropon, Skripsi S1 Fisika FMIPA UNS.
Sumardi, 2007, Pengaruh Variasi Adhesive Terhadap Kekuatan Mekanik komposit Sandwich Cantula 3D-UPRs Dengan Core Sampah Kota, Skripsi, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Lampiran A Data Pengujian Redam Akustik (Serapan Bunyi)
A. Data Pengujian Serapan Bunyi Variasi Adhesive Versamid 140.
Rata-rata Frekuensi
V Max V Min n (SWR) Koef.Serapan
Bunyi (α ) 125 1.080 0.048 22.484 0.163
160 0.658 0.017 37.054 0.102
200 0.334 0.017 19.300 0.187
250 0.280 0.027 10.281 0.323
315 0.236 0.015 15.238 0.231
400 1.144 0.075 15.192 0.231
500 0.157 0.014 10.751 0.311
630 0.167 0.022 7.510 0.414
800 0.144 0.016 8.625 0.372
1000 0.082 0.007 11.269 0.299
1250 0.054 0.005 9.562 0.342
1600 0.024 0.005 4.155 0.625
2000 0.310 0.027 11.301 0.298
B. Data Pengujian Serapan Bunyi Variasi Adhesive BQTN-Ex 157.
Rata-rata Frekuensi
V Max V Min n (SWR) Koef.Serapan
Bunyi (α ) 125 1.141 0.072 15.711 0.225
160 0.812 0.027 29.724 0.125
200 0.582 0.037 15.743 0.224
250 0.360 0.036 9.864 0.334
315 0.331 0.023 14.282 0.244
400 1.200 0.087 13.794 0.252
500 0.210 0.019 10.776 0.310
630 0.162 0.023 7.064 0.434
800 0.080 0.010 8.031 0.393
1000 0.067 0.007 9.443 0.346
1250 0.045 0.005 7.755 0.404
1600 0.015 0.003 3.821 0.657
2000 0.014 0.001 10.741 0.311
C. Data Pengujian Serapan Bunyi Variasi Adhesive Chloroprene.