1
BAB I PENDAHULUAN 1.1
LATAR BELAKANG Perkembangan teknologi selain membawa dampak positif dalam
kehidupan manusia juga banyak menimbulkan dampak negatif yang merugikan manusia seperti di antaranya polusi suara yang berupa bising atau noise. Smith & Jones (1992) menyatakan bahwa kebisingan didefinisikan sebagai bunyi-bunyian yang tidak dikehendaki telinga manusia dan mempunyai intensitas dan kekerapan yang tidak teratur. Dalam Smith & Jones (1992), King (1947) menyatakan bahwa pada suatu lingkungan tertentu, kebisingan dapat menjadi salah satu penyebab timbulnya kecelakaan. Selain itu kebisingan juga dapat mengganggu ketenangan bekerja, merusak pendengaran, menimbulkan kesalahan komunikasi, dan bahkan dapat menyebabkan timbulnya kematian. Salah satu cara untuk mencegah perambatan/radiasi kebisingan pada komponen/struktur mesin, ruangan/bangunan serta dalam konteks K3 kebisingan industri, ialah dengan penggunaan material komposit alami (material akustik) yang bersifat menyerap atau meredam bunyi sehingga bising yang terjadi dapat direduksi. Material komposit alami (indigenous materials) seperti serat batang kelapa sawit (oil palm frond fiber), sekam padi (rice husk), serabut kelapa (coconut fiber), eceng gondok (eichhornia crassipes), dan serat nenas mempunyai potensi komersial yang sangat baik untuk dimanfaatkan sebagai material pengganti komposit serat kaca (glass fiber). Hal ini dikarenakan harga yang relatif rendah, proses yang sederhana dan juga jumlahnya yang melimpah di sekitar lingkungan kita [18]. Pada penelitian ini akan digunakan material serat alam yaitu serat batang kelapa sawit dengan campuran resin polyurethane sebagai panel absorber. Saat ini dunia mendapatkan tantangan besar dalam mengolah limbah pohon kelapa sawit yang sudah tidak produktif. Indonesia, khususnya Sumatera Utara, memiliki banyak lahan perkebunan kelapa sawit. Laju perkembangan tanaman kelapa sawit di Indonesia, khususnya Sumatera Utara, telah mengalami kemajuan yang pesat dalam beberapa tahun ini. Dari data Statistik Perkebunan Kelapa Sawit Indonesia
2
tahun 2009 disebutkan bahwa luas area perkebunan kelapa sawit untuk seluruh daerah di Indonesia mencapai 7.125.331 Juta Ha dan di Sumatera Utara mencapai 636.242 Ha dengan kerapatan 130 – 143 pohon per hektar. Hamparan tanaman kelapa sawit tersebut dapat dilihat pada gambar 1.1 berikut.
Gambar 1.1. Hamparan batang pohon kelapa sawit di Sumatra Utara Sebuah tanaman kelapa sawit memiliki umur ekonomis hingga 25 tahun, dan setelah itu pohon kelapa sawit tersebut biasanya akan ditebang kemudian dibiarkan melapuk atau dibakar. Padahal jika ini dibiarkan terus-menerus selain menimbulkan polusi udara, kegiatan pembakaran tersebut dapat merugikan para petani tanpa mengetahui keuntungan yang ada di dalam batang-batang kelapa sawit yang belum terungkap. Oleh karena itu perlu disadari dan dilakukan tindakan-tindakan yang bisa menjadikan batang pohon kelapa lebih berguna sehingga tidak menjadi limbah yang dapat mencemarkan lingkungan. Secara umum, batang sawit merupakan bahan yang bersifat lembut dan berpori diyakini mampu menyerap energi suara yang melintasinya. Berdasarkan pemahaman ini, maka ada kemungkinan batang kelapa sawit dapat dijadikan material akustik yang bisa menyerap energi suara sehingga batang kelapa sawit ini dapat lebih berguna. Oleh karena itu maka tuntutan akan produk yang rendah bising sudah merupakan parameter yang sangat menentukan guna menghasilkan produk dan rancangan yang kompetitif, apalagi bila dikaitkan dengan era pasar bebas. Di banyak negara maju, masalah ambang batas kebisingan produk-produk teknik ini (mesin-mesin industri, peralatan transportasi, peralatan rumah tangga, dan lain-
3
lain) sudah merupakan sebuah persyaratan yang kemudian diperkuat dengan undang-undang. Pengurangan kebisingan pada sumber suara dapat dilakukan dengan memodifikasi mesin atau menempatkan peredam pada sumber bising. Pengurangan kebisingan pada media transmisi dapat dilakukan dengan modifikasi ruangan dan penyusunan panel-panel partisi absorber yang baik antara sumber bising dan manusia. Pengendalian kebisingan pada penerima dilakukan dengan memproteksi telinga. Salah satu metode reduksi bising seperti yang telah disebutkan di atas adalah dengan menggunakan bahan penyerap suara/absorber. Penggunaan material absorber menjadi solusi paling baik dalam penerapan metode pengendalian bising. Selama ini panel penyerap suara yang dikembangkan menggunakan serat absorber sintetis yang diimpor sehingga harganya menjadi mahal. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengembangkan material absorber yang mempunyai kualitas baik dengan bahan baku yang terbuat dari serat alami dan tersedia melimpah di sekeliling kita. Karakteristik akustik dan mekanis suatu material komposit dapat diketahui dengan melakukan suatu pengujian. Pengujian akustik suatu material merupakan suatu proses untuk menentukan sifat-sifat akustik, yang berupa koefisien penyerapan, refleksi, impedansi, dan transmission loss suara. Untuk menghasilkan produk yang rendah bising maka pengujian karakteristik akustik suatu material menjadi langkah utama dalam menentukan karakteristik akustik suatu bahan. Metode yang dapat digunakan untuk menentukan sifat akustik dari bahan komposit adalah pengujian/penelitian dengan menggunakan tabung impedansi. Metode penelitian ini relatif sederhana dan mudah untuk dilakukan karena tidak memerlukan suatu ruangan khusus serta dengan menggunakan sampel material yang kecil (seukuran dengan diameter tabung impedansi). Metode lain yang dapat digunakan adalah pengukuran dengan menggunakan ruang dengung dan pengukuran insitu. Metode ruang dengung membutuhkan suatu ruangan yang khusus dan sampel material yang besar sehingga diperlukan biaya yang cukup mahal untuk melakukan pengujiannya.
4
Telah banyak riset yang berhubungan dengan material komposit, khususnya tentang karakteristik akustiknya. Contohnya pada skripsi Abdul Munir Hidayat Lubis yang berjudul “Kajian Awal Karakteristik Akustik Inti Batang Kelapa Sawit Sebagai Material Teknik Akustik Alternatif Dengan Metode Simulasi”, melaporkan bahwa inti batang kelapa sawit dapat digunakan untuk meredam kebisingan yang terjadi di perumahan dan industri kecil [9]. Kemudian juga pada skripsi Aditia Yunanda yang berjudul “Simulasi Karakteristik Serap Bunyi Bahan Komposit Polimer Melalui Pendekatan Pengujian Mekanika Material Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga” yang menginformasikan bahwa serat batang kelapa dapat menjadi alternatif material akustik yang lebih ekonomis dan didapat nilai koefesien serap bunyi dengan berbagai tingkat frekuensi dengan cara pendekatan simulasi metode elemen hingga [13]. Oleh karena itu riset kali ini dilakukan sebagai kelanjutan dari riset-riset yang telah ada. Namun material akustik yang terbuat dari serat batang kelapa sawit dengan resin poliurethan sebagai bahan peredam pada knalpot di bidang mesin belum pernah diuji dan penelitian dalam bidang material akustik yang terbuat dari limbah batang kelapa sawit sangat terbatas. Mengacu pada kajian awal karakteriktik akustik serat batang kelapa sawit dengan metode simulasi tahun 2004 menyatakan bahwa koefisien serap (absorbsi) bunyi dapat mencapai 51% hingga 77% pada frekuensi 125 Hz - 500 Hz. Dan tendensinya menunjukan bahwa semakin tinggi frekuensinya maka koefisien serap semakin kecil [9]. Sedangkan untuk material polimer blowing agent jenis poliurethan tendensinya menunjukan bahwa semakin besar frekuensi bunyi yang dipancarkan semakin besar pula koefisien serap (absorbsi) yang dimilikinya. 1.2
TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengetahui dan mendapatkan nilai karakteristik akustik suatu material komposit dari bahan dasar serat batang kelapa sawit dengan resin polyurethane. 2. Pengembangan material komposit alami dari serat batang kelapa sawit sebagai penyerap bunyi alternatif.
5
3. Mendapatkan ketebalan pada spesimen sebagai peredam suara yang paling tepat digunakan dalam pembuatan material akustik alternatif. Manfaat penelitian ini adalah : 1. Pemanfaatan limbah dari batang kelapa sawit menjadi lebih ekonomis. 2. Mengeliminir terjadinya pemanasan global yang merupakan salah satu masalah dunia yang diakibatkan dari pembakaran limbah batang kelapa sawit. 3. Menjadikan material komposit ini sebagai salah satu pertimbangan dalam menanggulangi kebisingan. 4. Dapat digunakan sebagai pengembangan pengetahuan bagi penelitian berikutnya khususnya dibidang material akustik.
1.3
BATASAN MASALAH Dalam penelitian ini penulis membataskan masalah yang dihadapi mulai
dari membuat spesimen uji hingga melakukan tahapan pengujian dan kemudian menganalisa karakteristik akustiknya. Pembatasan masalah tersebut meliputi : 1.
Pembuatan spesimen dengan perbandingan berat campuran serat batang kelapa sawit dan resin polyurethane adalah 1:3, hanya pada ketebalan 20 mm, 30 mm, 40 mm, dan 50 mm, dengan pengujian dilakukan pada frekuensi 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz, 1000 Hz, dan 2000 Hz untuk setiap ketebalan spesimen.
2.
Melakukan pengujian koefisien absorbsi dengan metode Impedance Tube mengacu pada standar ASTM C-384, untuk mendapatkan bentuk dan data gelombang
bunyi
pada
setiap
frekuensi
tersebut
menggunakan
oscilloscope dan dibantu software easyscope 2.0 hingga menganalisanya untuk mendapatkan nilai koefisien serap bunyi (α), noise reduction coefficient (NRC), nilai koefisien pantul (R) dan nilai impedansi (Z) pada spesimen tersebut.
6
3.
Melakukan pengujian Transmission Loss dengan metode Impedance Tube mengacu pada standar ASTM E-1050, untuk mendapatkan data tingkat tekanan bunyi dalam satuan decibel (dB) pada setiap frekuensi tersebut menggunakan Sound Level Meter (SLM) hingga menganalisanya untuk mendapatkan nilai Sound Transmission Loss
(STL) dan Sound
Transmission Class (STC) pada spesimen tersebut.
1.4
METODOLOGI Pada penelitian ini peneliti mencoba mendapatkan harga karakteristik
akustik dari material komposit dengan bahan dasar serat batang kelapa sawit dan blowing agent resin polyurethane dengan memodelkannya sesuai dengan metode tabung impedansi. Tahap – tahap yang dilakukan dalam penelitian ini hingga selesai adalah : 1. Membuat model fisik dari campuran serat batang kelapa sawit yang telah dihaluskan dengan bahan kimia polyurethane. 2. Menguji material yang telah jadi dengan menggunakan impedansi tube dan menggunakan oscilloscope yang dibantu software easyscope 2.0. 3. Mengetahui bentuk dan data gelombang bunyi yang terdapat pada oscilloscope kemudian menghitung koefisien serap bunyi, koefisien reduksi bising (NRC), koefisien pantul dan impedansi spesimen. 4. Menguji spesimen dengan menggunakan jenis dan bentuk impedance tube yang lain dibantu dengan alat pengukuran bunyi atau Sound Level Meter (SLM). 5. Mendapatkan data tingkat tekanan bunyi atau sound pressure level (SPL) dalam satuan decibel (dB) kemudian mengolah data tersebut untuk mendapatkan sound transmission loss (TL) dan sound transmission
class
keseluruhannya.
(STC)
hingga
menarik
kesimpulan
untuk
7
1.5
SISTEMATIKA PENULISAN Tugas skripsi ini meliputi 5 bab, yang sistematika dan tujuannya dapat
diuraikan sebagai berikut : BAB I
: PENDAHULUAN Menguraikan segala hal mengenai latar belakang mengapa dilakukannya tugas ini, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi, dan sistematika penulisan.
BAB II
: TINJAUAN PUSTAKA Mengulas secara singkat semua hal yang berkaitan dengan teori-teori dasar dari berbagai bentuk sumber pustaka yang didapatkan penulis untuk menunjang dan mendukung eksperimen ini, dari itu teori tentang gelombang bunyi, material properties suatu bahan, sampai memberikan pengertian tentang material komposit, terutama material akustik.
BAB III
: METODOLOGI PENELITIAN Memaparkan metode penelitian secara teknis dari kedua pengujian yang dilakukan mulai dari pemilihan bahan untuk dijadikan material akustik, kemudian membuat model fisik dari spesimen, alat uji, skematik pengujian, prosedur pengujian dan diagram alir pengujian.
BAB IV
: HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN Hasil-hasil pengujian akan diolah dan klasifikasikan sesuai dengan kelompok
perbandingannya
pengambilan
keputusan
untuk
pada
kemudian
tahapan
menjadi
selanjutnya,
dasar penulis
memberikan hasil perhitungan untuk mencari koefesien absorbsi dan Transmission Loss, serta grafik-grafik hasil dari analisa pengujian. BAB V
: KESIMPULAN DAN SARAN Menyimpulkan seluruh kegiatan dan hasil penelitian serta saransaran yang diperlukan untuk pengembangan dan penelitian lebih lanjut.
