Perpustakaan Digital ITB
Pabrik/industri selain menghasilkan barang produksi juga menghasilkan bahan
buangan yang tidak berdaya guna berupa limbah. Limbah industri yang tidak
terolah dengan baik, dapat menimbulkan terjadinya pencemaran lingkungan. Salah
satu cara untuk mengurangi bahan limbah maka perlu dilakukan pengolahan
menjadi bahan tepat guna yang bernilai ekonomis bagi masyarakat sekitarnya dan
salah satunya diolah menjadi porous material. Porous material dapat difabrikasi
menjadi absorber komposit dan diaplikasikan sebagai material penyerap suara
alternatif. Limbah serat alam dan limbah mineral tersedia dalam jumlah yang besar
di Indonesia. Melalui proses tertentu bahan bahan tersebut dapat diolah sehingga
menjadi bahan tepat guna, salah satunya menjadi bahan berpori (Porous Material).
Dalam penelitian ini dikembangkan secara khusus fabrikasi material berpori untuk
aplikasi bahan penyerap suara (sound absorber). Keberadaan pori yang terbentuk
pada material berpori menjadi mekanisme utama agar terjadi proses disipatif
terhadap energi akustik yang terdapat didalam medium udara. Proses disipatif
tersebut berlangsung dibidang batas pori yang terbentuk antara bagian solid dan
bagian terbuka dalam material. Sehingga perilaku absorbsi yang dihasilkan
dipengaruhi oleh properti dari pori yang selanjutnya diidentifikasi sebagai diameter
pori, jarak antara pori, flow resistivity, dan turtuosity sebagaimana yang diusulkan
dalam beberapa model akustik yang terkait dengan penyerap suara. Oleh sebab itu
memodifikasi properti pori menjadi cara untuk mendapatkan karakteristik absorbsi
tertentu.
Dalam penelitian ini, dilakukan proses sintesis dan studi mekanisme terbentuknya
pori dalam komposit keramik (ceramic composite). Bahan baku dikelompokkan
menjadi dua bagian diantaranya material non logam berupa silika dan zeolit serta
bahan logam berupa Nickel Sludge (NS). Dua komponen utama yang berpengaruh
dalam pembentukan pori dipertimbangkan (1)blowing agent yang terbuat dari
campuran alumina powder (Al2O3) dan CaCO3; (2) jenis filler dan sifat fisis bahan
pengikat (binder). Selanjutnya dilakukan sintesis komposit keramik dengan
melakukan variasi jenis dan komposisi filler yang berbeda yaitu filler mikro fibril
dan mikro selulosa. Fabrikasi absorber berbahan non logam diantaranya; silika
berbahan campuran filler mikro fibril dan mikro selulosa, serta zeolit berbahan
campuran filler mikro fibril. Fabrikasi absorber berbahan logam diantaranya
menggunakan NS berbahan campuran filler mikro fibril. Sementara bahan pengikat
menggunakan campuran gypsum powder (CaSO4.2H2O) dan Portland Composite
Cement (PCC) dengan rasio 4:1.
Untuk mengetahui bentuk morfologi, ukuran dan jarak pori maka dilakukan
karakterisasi komposit keramik berpori menggunakan Scanning Electron
Microscope (SEM). Hasil pencitran SEM digunakan untuk mengetahui porositas
dan besaran turunan lainnya seperti flow resistivity. Sementara itu kinerja
penyerapan akustik, diukur dari nilai koefisien absorbsi suara (?). Untuk
mengetahui besarnya koefisien absorbsi dilakukan pengujian menggunakan tabung
impedansi akustik berdasarkan metode fungsi transfer sesuai standar ISO 10534-2.
Disamping itu untuk menentukan besarnya konduktivitas termal pada absorber
komposit maka dilakukan pengujian dengan menggunakan metode pengaliran
fluida panas pada permukaan absorber dan untuk mendukung hasil pengukuran
konduktivitas termal pada absorber maka dilakukan kombinasi pengukuran dengan
metode Termogafi Infra Red (TIR).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa hubungan antara kinerja absorbsi dan struktur
pori akibat penambahan filler. Ukuran dan berat filler mikro fibril yang berbeda
menghasilkan diameter pori dan porositas yang berbeda. Komposisi filler mikro
fibril berukuran 212 ?m seberat 0,5 g menghasilkan diameter pori rata rata 2,39 ?
102 ?m ± 0,85 x 102 ?m dan jarak antara pori mencapai 5,34 ? 102 ?m ± 1,71 ?
102 ?m. Diameter pori berubah ketika komposisi mikro fibril ditingkatkan seberat
0,75 g diameter pori rata rata sebesar 2,11 ? 102 ?m ± 0,76 ? 102 ?m dan jarak pori
yang terbentuk 5,26 ? 102 ?m ± 1,87 ? 102 ?m dan ketika ditingkatkan seberat 1
g maka ukuran/diameter pori rata rata sebesar 1,96 x 102 ?m ± 0,40 x 102 ?m dan
jarak pori rata rata 4,73 ? 102 ?m ± 1,19 ? 102 ?m serta menghasilkan ketebalan
absorber 38 mm dengan densitas sebesar 0,115 g/cm3. dan porositas sebesar 65,1%
serta flow resistivity sebesar 26.035,8 Pa s/m dengan konduktivitas termal absorber
0,145 W/m K. Kinerja absorbsi (?) mencapai 80 – 92% pada rentang frekuensi
1250 Hz – 2500 Hz.
Penggunaan filler mikro fibril berukuran 212 ?m seberat 1 g pada absorber
berbahan silika berukuran (0,3 – 0,5 cm) menghasilkan diameter pori rata sebesar
1,21 ? 102 ?m ± 0,27 ? 102 ?m dengan kerapatan/jarak antara pori mencapai 2,83
? 102 ?m ± 1,54 ? 102 ?m, menghasilkan ketebalan 36 mm dan densitas 0,124
g/cm3 serta memiliki porositas 62,94% dan kinerja absorbsi 70 - 90% pada rentang
frekuensi 1250 - 2250 Hz. Zeolit berukuran (0,3 – 0,5 cm) menghasilkan diameter
pori rata rata 1,62 x 102 ?m ± 0,68 ? 102 ?m dan jarak rata rata antara pori 4,39 ?
102 ?m ± 0,15 ? 102 ?m dengan ketebalan absorber 35 mm dan densitas 0,127
g/cm3, dan porositas absorber 56,3%, dan flow resistivity 41.406,7 Pa s/m. Kinerja
absorbsi yang dihasilkan 50 - 90% pada rentang frekuensi 1250 – 2250 Hz
Fabrikasi absorber komposit berbahan Nickel Sludge (NS) seberat 10 g, 20 g, 30g
dan 40 g dengan campuran 1 g mikro fibril menghasilkan ketebalan 15 mm, 24 mm,
33 mm dan 42 mm. Absorber dengan ketebalan 15 mm memiliki densitas sebesar
0,133 g/cm3 dan diameter pori rata rata 1,85 x 102 ?m ± 0,92 ? 102 ?m dengan jarak
pori rata rata sebesar 2,50 ? 102 ?m ± 1,33 ? 102 ?m serta porositas sebesar 64,1%, flow
resistivity sebesar 26401,4 Pa s/m2 dan kinerja absorbsi mencapai 0,75 pada frekuensi
1250 Hz. Absorber dengan ketebalan 24 mm memiliki densitas sebesar 0,168 g/cm3
dan diameter pori rata rata sebesar 1,69 ? 102 ?m ± 0,88 ? 102 ?m serta jarak
antara pori rata rata pada absorber mencapai 3,07 ? 102 ?m ± 1,32 ? 102 ?m,
dengan porositas sebesar 60,5% dan flow resistivity 33519,6 Pa s/m2 serta kinerja
absorbsi mencapai 0,65 pada frekuensi 2500 dan 3500 Hz.
Fabrikasi absorber berbahan silika dengan campuran filler mikro selulosa
berukuran 630 ?m seberat 0,5 g menghasilkan diameter pori rata rata berukuran
1,46 ? 102 ?m ± 0,64 ? 102 ?m dengan jarak pori rata rata 5,38 ? 102 ?m ± 1,51
? 102 ?m . Ketika komposisi filler ditambahkan seberat 0,75 g maka diameter pori
rata rata berukuran 1,63? 102 ?m ± 0,35 ? 102 ?m dengan jarak pori rata rata 5,28
? 102 ?m ± 2,71 ? 102 ?m. Ketika komposisi mikro selulosa dinaikan seberat 1 g
maka diameter pori rata rata berukuran 1,67 ? 102 ?m ± 0,35 ? 102 ?m dengan
jarak rata rata antara pori mencapai 5,11 ? 102 ?m ± 0,83 ? 102 ?m. Penambahan
1 g mikro selulosa berukuran 630 ?m seberat 1 g menghasilkan ketebalan absorber
26 mm dengan densitas 0,223 g/cm3, porositas 51,5% dan flow resistivity 40.326,3
Pa s/m serta konduktivitas termal 0,121 W/m K. Kinerja absorbsi mencapai 50-70%
pada rentang frekuensi 1750 – 2500 Hz. Hasil terbaik yang diproleh dari penelitian
ini menunjukkan bahwa penambahan filler mikro fibril berukuran 212 ?m seberat
1 g pada absorber komposit berbahan silika berukuran (0,8 – 0,6) cm) dapat
mengubah porositas sebesar 65,1% dan memberikan kinerja aborbsi sebesar 90%
serta memberikan insulasi termal terbaik pada absorber komposit berbahan NS
dengan campuran 1 g selulosa