Abstrak —  Penelitian  ini  dilakukan  untuk  membuat  material komposit  gipsum  berpenguat  serat  alam  untuk  bahan  penyerap suara.  Permasalahan  yang  dikaji  adalah  untuk  mengetahui hubungan  panjang  serat  pada  komposit  ampas  tebu  bermatrik gipsum  terhadap  nilai  koefisien  absorpsi  suara  (α),  kekuatan tekan,  dan  kekuatan  lenturnya.  Panjang  serat  yang  digunakan adalah 10mm, 30mm, dan 50mm  dengan fraksi volum 30% serat :  70%  gipsum.  Tujuannya  untuk  mendapatkan  hubungan  nilai koefisien  absorpsi  suara,  kuat  lentur,  dan  kuat  tekan  dengan panjang  serat  yang  diberikan  serta  aplikasinya  dalam  material bahan  penyerap  suara  yang  memenuhi  standar  ISO  11654. Metode  pembuatan  spesimen  komposit  yang  digunakan  adalah hand  lay  up.  Metode  pengujian  berdasarkan  standart  ASTM E1050  untuk  pengujian  koefisien  absorpsi  suara,  ASTM  D790 untuk  pengujian  kuat  lentur,  dan  ASTM  D695  untuk  pengujian kuat  tekan.  Dari  hasil  pengujian  didapatkan  nilai  koefisien absorpsi  suara  memenuhi  standar  ISO  11654  dengan  nilai koefisien  α  lebih  besar  dari  0,15.  Nilai  kuat  lentur  terbaik  ialah pada panjang serat 30mm sebesar 1,952 MPa. Nilai kuat tekan terbaik  ialah  pada  panjang  serat  50mm  sebesar  2,005 MPa.
Kata  Kunci — gipsum,  koefisien absorpsi, serat ampas tebu, sifat mekanik.

## I. PENDAHULUAN
ebisingan  yang  ditimbulkan  di  perkantoran,  perumahan dan  perindustrian  menjadi  hal  yang  mendapat  sorotan pada  beberapa  penilitian.  Pengaruh  kebisingan  terhadap kesehatan  ialah  dapat  menyebabkan  kerusakan  pada  indera pendengaran,  tekanan  darah  meningkat  dan  gangguan  stress. Berbagai  upaya  telah  dilakukan  untuk  mengatasi  kebisingan tersebut yaitu dengan cara pembuatan penyerap suara. Adapun jenis bahan penyerap suara yang telah ada yaitu bahan berpori, resonator  dan  panel.  Dari  ketiga  jenis  bahan  tersebut,  bahan berporilah  yang  sering  dipakai  untuk  mengurangi  kebisingan pada  ruang  yang  sempit.  Hal  ini  karena  bahan  berpori  relatif lebih  murah  dan  ringan  dibanding  jenis  penyerap  suara lainnya. [1]
Material  penyerap  suara  ada  berbagai  macam,  salah satunya  ialah  dibuat  dari  penggabungan  material  yang  sering dikenal  sebagai  komposit.  Komposit  pada  umumnya  terdiri
dari  dua  unsur,  yaitu  serat  sebagai  pengisi  ( filler )  dan  bahan pengikat serat yang disebut matrik .
Serat  merupakan  bagian  utama  dalam  hal  menahan beban,  oleh  karena  itu  komposit  sangat  kuat  dan  kaku  bila diberi  beban  yang  searah  dengan  alur  serat.  Bahan  serat diklasifikasikan  menjadi  serat  alami  dan  serat  sintesis,  dalam penelitian ini dikembangkan penggunaan serat alam. Penelitian sebelumnya mengenai serat alam, Koizumi[2] telah mengembangkan  serat  bambu  sebagai  bahan  penyerap  suara. Dari  hasil  penelitiannya  itu  didapatkan  penyerap  suara  yang mutunya  bisa  sebagus glasswool. Jika  melihat  di  sekeliling kita, banyak benda-benda yang tampak kurang berguna, tetapi ada  kemungkinan  benda  tersebut  dapat  dimanfaatkan  sebagai penyerap suara.
Serat  alam  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  ialah serat  ampas  tebu.  Serat  ampas  tebu  ( baggase )  merupakan limbah  organik  yang  banyak  dihasilkan  di  pabrik-pabrik pengolahan gula tebu di Indonesia. Serat ini memiliki beberapa keunggulan  yakni  nilai  ekonomis  yang  cukup  tinggi,  mudah didapat,  murah,  tidak  membahayakan  kesehatan,  dapat terdegredasi secara alami (biodegradability) sehingga nantinya dengan  pemanfaatan  sebagai  serat  penguat  komposit  mampu mengatasi  permasalahan  lingkungan  akibat  limbah  ampas tebu[3].
Bahan  matriks  biasanya  dipilih  dari  bahan  yang  ulet agar  mampu  meneruskan  tegangan  geser  yang  diterima. Namun  pada  penelitian  ini  dikembangkan  komposit  berserat dengan matrik yang relatif bersifat getas seperti keramik yaitu gipsum.
Gipsum  (  Ca  SO 4 .2H 2 0),  adalah  senyawa  kimia tersusun  dari  unsur  kalsium,  gugus  sulfat  dan  air.  Gipsum memiliki  sifat  tidak  berat  dan  tahan  api,  dengan  massa  jenis 2,32  g/cm 3 .  Pemakaian  gipsum  sebagai  material  komposit penyerap  suara  karena  gipsum  memiliki  karakteristik  bersifat mereduksi bising dan penyerap suara yang baik[4].
Pada  penelitian  ini  akan  digunakan  serat  ampas  tebu sebagai filler dan gipsum sebagai matriksnya. Diharapkan dari penelitian  ini  adanya  inovasi  baru  dalam  pengembangan teknologi  material  komposit  berpenguat  serat  alami  dalam aplikasinya sebagai penyerap suara.

## Pengaruh Panjang Serat terhadap Nilai Koefisien Absorpsi Suara dan Sifat Mekanik Komposit Serat Ampas Tebu dengan Matriks Gipsum
Stefanus Laga Suban, Moh. Farid
Jurusan Teknik Material & Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : mofaredo@gmail.com
K
Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan hubungan panjang serat terhadap nilai koefisien absorpsi suara dan kekuatan lentur material komposit ini.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Material
Material  yang  digunakan  ialah  Gipsum  komersial. Ampas  tebu  dari  tebu  yang  telah  diolah  di  pabrik  gula  dan merupakan limbah pabrik gula tersebut.

## B. Preparasi spesimen
Pengolahan serat ampas tebu dari sisa limbah industri gula direndam  1  hari  lalu  dicuci  bersih  kemudian  disisir  dengan sikat  kawat  untuk  menghilangkan  gabus  yang  menempel dengan  serat.  Setelah  itu  dijemur  selama  kurang  lebih  7  hari. Serat  yang  sudah  kering  disisir  kembali  untuk  menghilangkan gabus  yang  masih  melekat.  Serat  diambil  satu  persatu  secara manual  dengan  menggunakan  tangan  untuk  mendapatkan benang-benang  serat  tebu.  Benang  yang  terkumpul  kemudian dipotong  dengan  ukuran  10,  30,  dan  50mm.  Kemudian  serat ampas  tebu  ditimbang  sesuai  dengan  perbandingan  volume 30% serat.
Pembuatan  matriks  gipsum  dengan  cara  menimbang gipsum  dengan  fraksi  volume  70%,  kemudian  diaduk  dengan air sampai merata denganperbandingan 1:1 sampai merata.
Pembuatan  cetakan,  cetakan  spesimen  uji  tekan  dibuat berbahan  kayu,  berdimensi  12,7mm  х12,7  mm  х  25,4mm. Untuk  cetakan  spesimen  uji  kelenturan  dibuat  berbahan  kayu, berdimensi 4 mm х 25 mm х 128mm. Untuk cetakan spesimen uji  koefisien  absorpsi  suara  dibuat  dengan  berbahan  seng, diberikan dimensi D=90 mm dan T=13 mm.
Pembuatan komposit dengan mencampurkan gipsum yang sudah  diaduk  ke  dalam  cetakan.  Kemudian  gipsum  diratakan lalu dipress selama 1x24 jam.
Spesimen  dibongkar  dari  cetakan  untuk  kemudian dikeringkan  selama  2-3  hari  dengan  cara  dijemur  pada  terik matahari.

## C. Pengujian koefisien absorpsi suara
Pengujian  koefisien  absorpsi  suara  digunakan  untuk mengukur  nilai  koefisien  serap  bahan.  Pengujian  ini menggunakan    tabung  impendasi  dengan  standarisasi menurut ASTM E1050 [5]. Dimensi spesimennya berbentuk tabung dengan diameter 90mm dan tinggi 13mm.
Power Amplifier Acoustics Material Testing Komputer
Impedance Tube Kit
Gambar. 1. Rangkaian alat uji koefisien absorpsi suara
Power  amplifier  menghasilkan  energi  suara  yang besarnya  dapat  ditingkatkan  sesuai  dengan  kebutuhan pengujian.  Energi  suara  yang  dimaksud  ialah  frekuensi  dan rentang  intensitas  yang  cukup.  Sepasang  mikrofon  dipasang dalam  tabung,  dimana  salah  satunya  dekat  dengan  sampel. Acoustic  Material  Testing  (sebuah  spektrum analyzer multichannel )  digunakan  untuk  mendapatkan  fungsi  transfer frekuensi  antar  mikrofon.  Dalam  pengukuran  ini,  mikrofon yang  lebih  dekat  dengan  sumber  ialah  sebagai  saluran referensi.  Dari  fungsi  transfer  nantinya  didapatkan  nilai  R (koefisien  refleksi  tekan).  Dari  nilai  R  nantinya  akan didapatkan nilai koefisien absorpsi suara.
Gambar. 2. Dimensi spesimen uji absorpsi suara.

## D. Pengujian kuat lentur
Pengujian  lentur  dilakukan  dengan  metode  three point bend, dimana spesimen diletakan pada kedua tumpuan dan beban diberikan pada bagian tengah hingga spesimen uji hancur.  Kekuatan  lentur  digunakan  untuk  menunjukkan kekakuan  dari  suatu  material  ketika  menerima  beban lengkung. Prosedur pengujian menurut standar ASTM D790 [6]. Dimensi  spesimen  yang  diuji  ialah  sebesar  128x25x4 mm.

## Gambar. 3. Dimensi spesimen uji kuat lentur

## E. Pengujian Kuat Tekan
Pengujian  kompresi  dilakukan  pada  spesimen  uji berbentuk balok dengan dimensi 12,7mm x12,7mm dan tinggi 25,4mm  sesuai  dengan  ASTM  D695[7].  Pengujian  ini dilakukan  dengan  menggunakan  alat Universal  Testing Machine .  Pada  pengujian  tekan  ini  nantinya  akan  didapatkan nilai kekuatan tekan. Kekuatan tekan merupakan nilai kekuatan tekan  maksimum  yang  dapat  diterima  oleh  area  penampang terkecil spesimen selama pengujian.
Gambar.  4.  Dimensi  spesimen  uji  tekan  sesuai  dengan  standar ASTM D695

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN

## A. Komposit Serat Ampas Tebu Bermatriks Gipsum
Komposit  berpenguat  serat  ampas  tebu  dengan  matriks gipsum  (T-G)  ini  dibuat  dengan  metode hand  lay  up . Komposit  ini  dibuat  dengan  variasi  panjang  serat  ampas  tebu yakni  10  mm  (10mmT-G),  30mm  (30mmT-G),  dan  50mm (50mmT-G).  Pembuatan  komposit  diawali  dengan  pencucian serat ampas tebu, kemudian dikeringkan setelah itu dipilih dan dipotong  sesuai  ukuran  panjang.  Serat  tersebut  kemudian ditimbang  dengan  perbandingan  30%  serat  dan  70%  gipsum. 70% Gipsum dicampurkan air dengan perbandingan berat 1 : 1 sehingga menjadi larutan gipsum. Serat ampas tebu yang telah disiapkan  sesuai  ukuran  dan  larutan  gipsum  kemudian dicampurkan  secara  acak  dan  siap  dicetak.  Cetakan  dibuat berbahan  dasar  kayu  untuk  pengujian  lentur  dan  tekan sedangkan  untuk  pengujian  absorpsi  suara  berbahan  dasar seng. Dasar cetakan berasal dari kaca. Sebelum dimasukan ke dalam  cetakan,  permukaan  kaca  dan  kayu  telah  dilapisi  wax. Setelah  kering  spesimen  dilepaskan  dari  cetakan.  Gambar  5 dan gambar 6 masing-masing  menunjukan spesimen uji lentur dan  uji  tekan  komposit  T-G  yang  telah  dilepas  dari  cetakan. Bentuk permukaan spesimen halus dan warnanya putih dengan adanya serat membuat corak tersendiri.Gambar  7 menunjukan gambar spesimen uji absorpsi suara. Terlihat ada bagian yang tidak  rata,  bagian  tersebut  nantinya  diratakan  sesuai  dengan standar pengujian yang ditentukan.
Gambar.  5.  Spesimen  uji  kuat  lentur  yang  telah  dilepaskan  dari cetakan
Gambar.  6.  Spesimen  uji  kuat  tekan  yang  telah  dilepaskan  dari cetakan
1 cm 3 cm 5 cm
Gambar. 7. Spesimen uji absorpsi suara, terlihat ada bagian yang tidak rata
B. Hasil Pengujian Koefisien Absorpsi Suara
Tabel  1.  menunjukan  data  hasil  pengujian  koefisien absorpsi  suara.  Dapat  dilihat  dari  hasil  pengujian  komposit serat  ampas  tebu  dan  matriks  gipsum  (T-G),  nilai  koefisien absorpsi  suara  setiap  spesimen  terhadap  frekuensi  berbeda- beda.  Hal  ini  disebabkan  karena  adanya  perbedaan  kerapatan dari  masing-masing  panjang  serat,  dimana  serat  yang  lebih panjang  memiliki  nilai  koefisien  absorpsi  suara  (α)  yang cenderung lebih rendah pada frekuensi tinggi (1000-4000Hz). Pada  spesimen  komposit  (10mmT-G)  terlihat  bahwa spesimen  ini  mempunyai  kemampuan  penyerapan  suara  yang baik  pada  frekuensi  4000HZ.  Menurut  ISO  11654  material dikatakan sebagai penyerap suara yang baik saat nilai α  ialah 0,15.  Pada  frekuensi  1000  hz  dicapai  nilai  α  sebesar  0,073 kemudian nilai α naik sedikit pada frekuensi 2000Hz dan 4000 Hz hingga menjadi 0,155.
Pada  komposit  (30mmT-G)  terlihat  bahwa  spesimen  ini mempunyai  kemampuan  penyerapan  suara  yang  tidak  begitu baik.  Pada  frekuensi  1000  Hz  nilai  α  sebesar  0,147,  pada frekuensi  2000  Hz  mengalami  penurunan  nilai  α  menjadi sebesar  0,075.  Nilai  α  kembali  meningkat  namun  tidak signifikan pada frekuensi 4000Hz menjadi 0,083.
Hasil  uji  spesimen  komposit  (50mmT-G)  terlihat  bahwa spesimen  ini  mempunyai  kemampuan  penyerapan  suara  yang baik  pada  frekuensi  1000Hz.  Pada  frekuensi  1000  Hz  nilai  α sebesar  0,177,  mengalami  penurunan    pada frekuensi 2000Hz menjadi  0,08.  Setelah  itu  Nilai  α  meningkat  lagi  pada Frekuensi 4000 Hz menjadi 0,092.
Tabel 1. Hasil pengujian koefisien absorpsi suara Frekuensi (Hz) Nilai Koefisien Absorpsi Suara (α) 10mmT-G 30mmT-G 50mmT-G 1000 0,073 0,147 0,177 2000 0,108 0,075 0,08 4000 0,155 0,083 0,0921
Gambar  8  menunjukan  karakteristik  kemampuan penyerapan suara pada ketiga spesimen ini  hampir mirip pada frekuensi  tinggi.  Semakin  besar  nilai  dari  koefisien  absorpsi suara  suatu  material  bukan  berarti  bahwa  material  tersebut bagus karena tergantung pada kegunaannya.

## Gambar 8. Koefisien serap suara komposit T-G

## C. Hasil Pengujian Kekuatan Lentur
Tabel  2.  memperlihatkan  pengujian  kuat  lentur  yang telah  dilakukan.  Diketahui  ketika  panjang  serat  10  mm dihasilkan  kekuatan  lentur  sebesar  1,342  MPadan  meningkat ketika panjang serat 30 mm menjadi 1,952 MPa. Pada panjang serat  50  mm  rata-rata  kuat  lentur  yang  dihasilkan  ialah 1,883MPa,  lebih  rendah  daripada  panjang  serat  30  mm. Dengan demikian, nilai rata-rata kekuatan lentur yang terbesar ialah komposit dengan panjang serat 30mm
Tabel 2.  Hasil Pengujian Kuat Lentur Panjang Serat (mm) Kuat lentur (MPa) 10 1,342 30 1,952 50 1,883
Pada gambar 9,  kekuatan lentur meningkat dengan semakin  panjang  serat  yang  digunakan.  Hal  ini  juga disebutkan  Schwartz.  Menurut  Schwartz  panjang  serat berpengaruh  terhadap  kekuatan  komposit,  serat  panjang lebih  kuat  dibandingkan  serat  pendek.  Sudarsono[8]  pada penelitiannya  mengatakan  peningkatan  kelenturan  pada komposit terjadi karena bagian matrik yang terisi oleh serat akan  mengalami  penurunan  kekerasan  dan  meningkat kelenturan/elastisitasnya akibat terpengaruh oleh sifat serat yang memiliki elastisitas tinggi.
Namun  pada  grafik  terlihat  adanya  penurunan kekuatan  lentur  pada  panjang  50  mm,  hal  ini  disebabkan karena pembuatan komposit dengan arah orientasi acak dan adanya void .  Jika  orientasi  serat  semakin  acak  maka  sifat mekanik  pada  salah  satu  arah  akan  lemah. Void terjadi karena  penggunaan  metode hand  lay-up pada  proses pembuatan komposit.
Gambar 9. Grafik nilai kekuatan lentur

## D. Hasil Pengujian Kuat Tekan
Dari pengujian tekan yang telah dilakukan diperoleh data  seperti  pada  Tabel  3.  Pada  komposit  10mmT-G memiliki  kekuatan  tekan  1,51MPa.  Pada  komposit 30mmT-G  kekuatannya  lebih  besar  daripada  komposit 10mmT-G  yaitu  1,705  Mpa.  Komposit  50mmT-G memiliki  kekuatan  tekan  terbesar  yaitu  2,005  Mpa.  Bisa dilihat lebih jelas perbandingannya pada gambar 10.
Tabel 3. Hasil Pengujian Kuat Tekan
Panjang Serat (mm) Kuat Tekan (Mpa) 10 1,51 30 1,705 50 2,005
Dari  gambar  10,  kekuatan  tekan  meningkat  seiring dengan  pertambahan  panjang.  Kekuatan  tekan  ini  dapat meningkat  dikarenakan  ikatan  antarmuka  serat/matrik meningkat  dan  juga    terjadinya  transfer  tegangan. Tegangan  yang  diterima  matriks ditransfer ke serat karena serat lebih kuat dan memiliki modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matriks[9].
Gambar. 10. Grafik nilai kekuatan tekan

## IV. KESIMPULAN
Berdasarkan  data  hasil  penelitian  dan  pembahasan, maka dapat ditarik kesimpulan :
1. Material  komposit  serat  ampas  tebu  dengan matrik  gipsum  memenuhi  standar  ISO  11654 untuk  kondisi  operasional  pada  frekuensi  tinggi 1000Hz  dan  4000  Hz,  dengan  nilai  koefisien absorpsi masing-masing sebesar 0,177 dan 0,155.
2. Dengan  adanya  penambahan  panjang  serat,  nilai kuat  lentur  komposit  serat  ampas  tebu  dengan matrik  gipsum  mengalami  peningkatan  antara panjang serat 10mm ke 30mm. Namun mengalami penurunan  pada  panjang  serat  50mm,  tetapi penurunan  yang  dialami  tidak  begitu  signifikan. Nilai kuat lentur terbesar ialah pada panjang serat 30mm  sebesar  1,952  MPa.    Pada  kekuatan tekan, semakin  panjang  serat,  kekuatan  tekan  material komposit  juga  semakin  meningkat.  Kekuatan tekan  terbesar  ialah  pada  panjang  serat  50mm sebesar 2,005 MPa
3. Material komposit gipsum berpenguat serat ampas tebu  merupakan  material  berorientasi  serat  acak, dapat digunakan  sebagai board gypsum.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis berterimakasih banyak kepada Dosen Pembimbing  Ir.  Moh.  Farid,  DEA,  Dr.  Dhany.ST,M.Eng  dan semua  pihak  yang  telah  membantu  dan  memotivasi  sehingga terselesaikannya penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Y.  Lee.  “Sound  Absorption  Properties  of  Recycled  Polyester Fibrous Assembly Absorbers”. AUTEX Research Journal. Vol. 3, No.2. (2003)
[2] T. N. Koizumi. “The development of sound absorbing. materials using  natural  bamboo  fibers  (jurnal  universitas  Doshisha)”. Jepang. Press, (2002)
[3]  H.  Yudo.  2008.  “Analisa  Teknis  Kekuatan  Mekanis  Material Komposit  Berpenguat  Serat  Ampas  Tebu  (Baggase)  Ditinjau Dari Kekuatan Tarik dan Impak.” Kapal Vol. 5 No. 2. (2008)
[4]  P.  Lord, Detail  Akustik ,  edisi  3.  Jakarta:  Penerbit  Erlangga.
(2001)
[5]  ASTM-E1050-98. Standard  test  method  for  impedance  and absorbtion  of  acoustical  material  using  a  tube,  two microphones,  and  digital  frequency  analysis  system .  ASTM Subcommittee E33.01
[6]  ASTM  D790. Standard  test  methods  for  flexural  properties  of unreinforced  and  reinforced  plastics  and  electrical  insulating materials ,  Annual  book  of  ASTM Standards,  Vol.08.01, American  Society  for  Testing  and  Materials  (ASTM), Philadelphia, USA. (2003)
[7] ASTM D695. Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics . (USA: ASTM International). (2001)
[8]  Sudarsono.  “Pemanfaatan  Limbah  Pati  Aren  Sebagai  Material Komposit-Poliester”. (2013)
[9]  Sulistijono. Mekanika  Material  Komposit.  Surabaya :  itspress. (2012)