Fabrikasi Dan Karakterisasi Bahan Komposit Ramah Lingkungan Berpenguat Limbah Potong Rambut Dan Matriks Selulosa Bakteri

Abstract

Penelitian bahan komposit ini menggunakan serat limbah potong rambut berukuran ± 2 cm (orientasi arah serat acak) yang dipadukan dengan matriks serbuk selulosa bakteri. Sebelum memperoleh serat limbah potong rambut yang siap untuk dijadikan bahan komposit, limbah potong rambut dilakukan proses alkalisasi terlebih dahulu dengan cara merendam limbah potong rambut menggunakan NaOH 5% (w/v) selama 60 menit lalu dibersihkan dan dikeringkan, kemudian limbah potong rambut dipotong dengan ukuran panjang ± 2 cm. Sementara itu, untuk memperoleh serbuk selulosa bakteri yang siap dijadikan bahan komposit, nata de coco dihaluskan terlebih dahulu menggunakan blender lalu disaring dan dikeringkan menggunakan oven. Nata de coco yang telah kering kemudian dihaluskan hingga memperoleh serbuk selulosa bakteri. Masing-masing bahan difabrikasi dengan fraksi massa penguat 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, dan 50% dari massa total bahan komposit 6 gram. Kedua bahan dicampur dan dimasukkan ke dalam cetakan, kemudian cetakan di press menggunakan mesin hot press machine hingga mencapai suhu 170 ºC. Bahan komposit yang telah difabrikasi kemudian dilakukan pengujian tarik untuk mengetahui nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas dari bahan komposit. Selain pengujian tarik, pada penelitian ini juga melakukan pengujian densitas, daya serap air dan morfologi internal dari bahan komposit hasil fabrikasi. Hasil penelitian bahan komposit yang dilakukan, menunjukkan adanya pengaruh dari penambahan fraksi massa penguat terhadap hasil pengujian tarik bahan komposit. Nilai kekuatan tarik mengalami peningkatan pada fraksi massa penguat 0% sampai 30% yaitu 0,96 MPa menjadi 4,10 MPa dan mengalami penurunan pada fraksi massa penguat 40% sampai 50% yaitu 2,90 MPa hingga 2,18 MPa. Sementara itu, nilai modulus elastisitas juga mengalami peningkatan pada fraksi massa penguat 0% sampai 30%, dan mengalami penurunan pada fraksi 40% hingga 50%, yaitu 34,48 MPa menjadi 81,57 MPa, dan menurun menjadi 68,52 MPa hingga 61,01 MPa. Berdasarkan nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas bahan komposit yang dihasilkan, penambahan fraksi massa penguat limbah potong rambut di atas 30% menurunkan nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas bahan komposit. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil uji morfologi internal menggunakan SEM yang menunjukkan bahwa rongga udara (void) pada bahan komposit fraksi massa penguat 30% lebih sedikit dibandingkan dengan fraksi massa penguat 40%. Oleh karena itu, nilai kekuatan tarik dan modulus elastisitas tertinggi terdapat pada fraksi massa penguat 30% dibandingkan fraksi massa penguat 40%. Hal tersebut dikarenakan semakin bertambahnya fraksi massa penguat, ikatan antara matriks dan penguat pada bahan komposit akan semakin melemah karena matriks yang digunakan semakin sedikit. Nilai densitas bahan komposit diperoleh dari mengukur massa dan dimensi bahan komposit sebelum dilakukan pengujian tarik, kemudian menghitung nilai densitas bahan komposit. Pengujian densitas pada penelitian ini menunjukkan adanya pengaruh penambahan fraksi massa penguat terhadap nilai densitas bahan komposit hasil fabrikasi. Nilai densitas bahan komposit mengalami penurunan seiring bertambahnya fraksi massa penguat. Nilai densitas tertinggi terdapat pada fraksi massa penguat 0% sebesar 9,19 x 10 -1 g/cm 3 , dan nilai densitas terendah pada fraksi massa penguat 50% yaitu 8,77 x 10 -1 g/cm 3 . Berdasarkan pengujian densitas bahan penyusun komposit yang dilakukan menggunakan alat piknometer, nilai densitas dari serbuk selulosa bakteri (1,457 g/cm 3 ) lebih besar dibandingkan dengan serat limbah potong rambut (1,281 g/cm 3 ). Oleh karena itu, dengan bertambahnya fraksi massa penguat yang diberikan akan menurunkan nilai densitas pada bahan komposit hasil fabrikasi. Selain itu, menurunnya densitas suatu bahan komposit juga dikarenakan adanya rongga udara (void) pada bahan komposit. Hal tersebut mengakibatkan nilai daya serap air bahan komposit hasil fabrikasi mengalami peningkatan dari setiap fraksi massa penguat. Nilai daya serap air bahan komposit tertinggi terdapat pada fraksi massa penguat 50% sebesar 89,5%, dan nilai daya serap air terendah terdapat pada fraksi massa penguat 0% yaitu 50,1%. Hal tersebut diperkuat dengan hasil uji morfologi internal menggunakan SEM yang menunjukkan bahwa rongga udara (void) pada bahan komposit fraksi massa penguat 0% lebih sedikit dibandingkan dengan fraksi massa penguat 30%, dan semakin banyak rongga udara (void) saat fraksi massa penguat ditingkatkan pada 40%. Oleh karena itu, nilai densitas akan menurun seiring banyaknya rongga udara (void) pada bahan komposit. Namun sebaliknya pada daya serap air bahan komposit, nilai daya serap air bahan komposit akan semakin meningkat seiring banyaknya rongga udara (void) pada bahan komposit.