Pembuatan Komposit Bambu

Karakteristik Pulp dan Serat Bambu Tali 

Untuk pembuatan komposit digunakan bambu yang terpilih, yaitu bambu Tali. Hasil analisis komponen kimia pulp dan serat bambu setelah proses pemasakan tersebut disajikan pada Tabel 3, sedangkan hasil uji struktur mikro pulp dan serat bambu dengan Scanning Electron Microscope (SEM) disajikan pada Gambar 1.

 

Tabel 1. Komponen Kimia Pulp dan Serat Bambu

 

Tabel 1. memperlihatkan bahwa kadar lignin, abu dan ekstraktif pulp bambu adalah lebih kecil dibandingkan serat bambu, sedangkan kadar selulosanya lebih tinggi. Seperti telah diuraikan di atas, bahwa hal tersebut disebabkan karena proses pemasakan serat bambu hanya menggunakan soda kostik dengan konsentrasi yang lebih rendah dibanding pemasakan pulp, sehingga lignin, abu dan ekstraktif yang terkandung di dalamnya tidak semuanya dapat didegradasi/dilarutkan. Adapun kadar air pulp dan serat tersebut masih di bawah 7%, sehinggadiharapkan  tidak berpengaruh pada pembuatan komposit. Gambar 1 memperlihatkan bahwa spesimen serat bambu tampak lebih rapat atau lebih kompak dibanding pulp.

Komposit Bambu 

Dari studi literatur dan percobaan awal diketahui bahwa untuk mendapatkan kondisi pembuatan komposit yang optimal, maka perbandingan yang dianggap cukup baik untuk pulp atau serat bambu dan matriks epoksi, yaitu sekitar 1 : 1,5.  Hasil uji terhadap komposit yang dihasilkan disajikan pada Tabel 2.

Tabel  2. Karakteristik Komposit Epoksi/Pulp dan Serat Bambu

 

Tabel 2. menunjukkan bahwa volume komposit serat bambu adalah lebih besar dibandingkan komposit pulp bambu. Hal ini sesuai dengan ketebalan komposit yang dihasilkan, yaitu lebih tebal, namun berat jenisnya lebih kecil/ringan. Diketahui pula bahwa tebal dan volume komposit epoksi/serat bambu pada diameter yang sama adalah sekitar dua kali lebih besar  dibanding epoksi/pulp bambu. Hal ini kemungkinan besar  terjadi karena bentuk fisik pulp yang lebih kompak dibandingkan serat yang lebih bulky,sehingga kemungkinan terjadinya rongga udara pada komposit epoksi/serat menjadi  lebih besar.
Selain hal di atas, kemungkinan besar hal tersebut disebabkan karena struktur mikro pulp dan serat bambu yang berbeda (Gambar 8). Dari hasil uji dengan SEM tersebut diketahui bahwa, material penyusun spesimen pulp pada posisi vertikal terlihat adanya rongga udara diantara serat dalam pulp tersebut, sedangkan  spesimen serat bambu pada posisi tersebut tampak lebih rapat atau kompak dibanding pulp.

Koefisien Absorpsi Suara

Pendengaran manusia standar tanggap terhadap bunyi antara jangkauan frekuensi audio sekitar 20 sampai 20.000 Hz. Pada Umumnya bunyi terdiri dari banyak frekuensi, yaitu komponen frekuensi rendah, tengah, medium. Frekuensi standar yang dapat dipilih secara bebas sebagai wakil yang penting dalam akustik lingkungan adalah 125, 250, 500, 1000, 2000, dan 4000 Hz atau 128, 256, 512, 1024, 2048, dan 4096 Hz. Adapun peredam suara adalah suatu bahan yang dapat menyerap energi suara dari suatu sumber suara (Khuriati dkk., 2006; Beranek dkk., 1992; Setyanto dkk., 2011; Merve dkk., 2010).

Untuk mengetahui kemampuan material dalam menyerap suara dilakukan pengukuran dengan menggunakan Tabung Impedansi, pada frekuensi 1000 Hz sampai dengan 6300 Hz sesuai kapasitas alat uji. Dengan alat tersebut dapat dihitung koefisien absorbsi suara normal, yaitu dengan cara mengukur tekanan suara (ά) yang datang pada permukaan bahan dan dipantulkan. Adapun hasil pengujian dari contoh uji ditampilkan dalam bentuk grafik atau kurva. Grafik – grafik ini menyatakan hubungan antara parameter akustik dari material uji, yaitu koefisien absorbsi suara, dengan parameter fisik dari material uji, yaitu ukuran dan konfigurasi yang digunakan, disajikan pada Gambar 2.

 

Gambar  2.  Koefisien Absorpsi Suara Komposit Epoksi/Pulp dan Serat Bambu  

Dari Gambar 2 diketahui bahwa koefisien absorpsi komposit pulp bambu cenderung naik seiring naiknya frekuensi tinggi, yaitu sampai 3150 Hz - 5000 Hz, kemudian menurun; sedangkan untuk komposit serat bambu cenderung naik seiring naiknya frekuensi tinggi, yaitu sampai 2500 Hz, kemudian menurun. Diketahui pula bahwa komposit pulp bambu memberikan koefisien absorpsi terbesar pada rentang frekuensi antara 3150 Hz – 4000 Hz, yaitu 0,29. Adapun komposit serat bambu pada rentang frekuensi yang sama koefisien absorpsinya adalah 0,83 – 0,80. 

Dari hasil uji koefisien absorpsi suara tersebut diperoleh rata-rata koefisien absorbsi pada frekuensi standar (1000 Hz – 4000 Hz)  dan frekuensi tinggi (5000 Hz – 6300 Hz), seperti terlihat pada Tabel 5. Dari Tabel tersebut diketahui bahwa komposit berpenguat serat bambu pada frekuensi standar memberikan koefisien absorpsi suara relatif tinggi dengan kondisi maksimum α = 0,97 pada frekuensi 2500 Hz  (rentang frekuensi berdasarkan kemampuan dari sound system atau speaker yang umum digunakan adalah 0 – 2800 Hz). Demikian juga pada frekuensi tinggi komposit pulp dan serat bambu memberikan kondisi maksimum dengan α = 0,28 dan 0,77 pada frekuensi 5000 Hz. Dengan demikian komposit tersebut telah memenuhi standar minimal koefisien serap bunyi, yaitu α = 0,25 pada frekuensi acuan (5000 Hz) berdasar ISO 11654:1997 (Setyanto dkk., 2011).

Tabel  3.   Koefisien Absorpsi Suara Komposit Pulp dan Serat Bambu

Serat bambu merupakan serat selulosa dan apabila ditinjau dari segi komposisi kimianya, kandungan selulosa alfa bambu untuk pulp (83,86%) adalah lebih besar dari seratnya  (66,05%) (Tabel 4). Hal ini memungkinkan rantai molekul polimer selulosa pada pulp bambu  lebih panjang yang dihubungkan oleh ikatanikatan hidrogen. Rantai selulosa ini merupakan struktur kristalin yang ditunjang dengan ikatanikatan kovalen antar unsur-unsurnya. Adanya gugus-gugus hidrogen pada polimer resin Epoksi akan berikatan dengan gugus-gugus aktif pada selulosa yaitu gugus OH dan CH2OH membentuk ikatan hidrogen. Semakin panjang rantai molekul selulosa maka semakin banyak ikatan kimia yang terjadi dengan polimer  resin, sehingga komposit akan lebih padat dan memungkinkan pada area macroporous maupun microporous terisi  penuh oleh ikatan-ikatan kimia. Secara visual komposit pulp bambu  menunjukkan sifat yang lebih kompak dan padat, karena derajat kristalinitas bahan pengisinya lebih tinggi dan dimungkinkan beban matriks yang ditransfer ke bahan pengisi melalui antar muka lebih besar, sehingga  ikatan kimia dan ikatan mekanik antara serat dengan matriks polimer yang terjadi lebih kuat. Pada komposit serat bambu, dimungkinkan ikatan antar muka dengan matriks resin kurang sempurna dibandingkan komposit pulp bambu, karena kandungan α selulosanya relatif lebih rendah, sehingga resin sebagian menumpuk dan berpolimerisasi pada permukaan serat, menyebabkan komposit yang dihasilkan jauh lebih tebal. Oleh karena itu, dari hasil pengukuran diperoleh volume komposit serat bambu yang lebih  besar (Tabel  4), walaupun komponen berat pulp atau serat bambu dan resin yang digunakan sama.

Volume tertinggi diperoleh pada komposit serat bambu, dengan demikian kemungkinan porositas komposit serat bambu menjadi lebih besar dibandingkan komposit pulp bambu. Porositas tersebut merupakan udara yang terperangkap dalam komposit (void).  Void  dalam material komposit dapat disebabkan tekanan yang tidak rata, resin yang menguap, udara yang terperangkap dalam resin pada saat pengadukan, atau pencampuran yang tidak homogen.  

Serat bambu sebagai penguat komposit tersebut masih mengandung senyawa lain seperti lignin dan hemiselulosa yang merupakan pembentuk non kristalin, sehingga serat  tidak terisi polimer resin atau tidak terdapat  ikatan kimia dengan resin atau ikatan mekanik, maka udara dalam  serat  akan  lebih banyak terkandung dalam komposit yang  memungkinkan volume void dalam komposit serat bambu relatif  besar. Besarnya  volume void menunjukkan bahwa sifat porositasnya lebih besar dibandingkan komposit pulp bambu, sehingga koefisen absorpsi komposit tersebut  lebih tinggi. Selain itu, untuk material yang berpori kemampuan absorbsi suara bergantung pada volume dan ketebalan, semakin besar volumenya dan semakin tebal material akan semakin tinggi koefisien absorbsi suara yang terjadi, sehingga memungkinkan komposit  dengan penguat serat bambu, pada frekuensi standar  maupun tinggi memberikan koefisien absorpsi suara relatif tinggi atau mempunyai daya peredam suara lebih baik daripada komposit pulp bambu. 

Secara umum absorber suara dapat diklasifikasikan  ke dalam 3  golongan, yaitu Porous Absorber, Membran Absorber dan Cavity Absorber, dan komposit serat bambu ini termasuk Porous Absorber atau bahan yang memiliki pori-pori dan  volumenya adalah jauh lebih besar dibanding komposit pulp bambu.  Melalui poripori ini gelombang suara masuk dan menggetarkan molekul udara dalam pori-pori tersebut.  Molekul udara yang bergetar akan bergesekan dengan permukaan  bahan dan menghasilkan panas. Absorber ini lebih efektif pada gelombang suara dengan frekuensi tinggi dan panjang gelombang pendek (Shoshani, 2011). 

Dari studi pustaka diketahui bahwa koefisien absorbsi suara glasswool pada frekuensi suara antara 250 Hz sampai 2000 Hz rata-rata adalah antara 0,4 sampai dengan 0,8, sedangkan  koefisien absorbsi suara pada bahan kayu, ubin dan dinding pada frekuensi suara antara 125 Hz sampai dengan 4000 Hz, rata-rata berturut-turut antara 0,06 – 0,15; 0,4 – 0,8; dan 0,3 – 0,7) (Erlina Rusmawati; Mediastika, 2005;  Shoshani,  2011). Adapun gambaran mengenai koefisien absorbsi suara komposit bambu, kayu dan dinding dapat dilihat pada Gambar 3.

 

Gambar 3.  Koefisien Absorbsi Suara Komposit  Epoksi/Pulp dan Serat Bambu 

Dari uraian di atas diharapkan serat bambu dapat dimanfaatkan sebagai bahan peredam suara, karena mampu meredam suara sampai 97% dan produknya relatif ringan. Selain itu dapat mengurangi pemakaian serat sintetis dan resin, sehingga lebih ramah lingkungan.

Sumber : Balai Besar Pulp dan Kertas, Jl. Raya Dayeuhkolot No. 132, Bandung