PENGARUH WAKTU PERENDAMAN DAN
PERSENTASE SERAT PILUS TERHADAP SIFAT
MEKANIS BAHAN KOMPOSIT MATRIKS POLYMER
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DENNY AIDIL PUTRA TARIHORAN NIM. 110421047
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan karuniaNya serta nikmat kesehatan yang diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Sarjana ini dengan sebaik-baiknya dan dalam waktu yang sesingkat-singkatnya.
Tugas Sarjana ini merupakan salah satu syarat yang harus dilaksanakan mahasiswa untuk menyelesaikan pendidikan agar memperoleh gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun Tugas Sarjana yang dipilih dengan judul “PENGARUH PERLAKUAN NATRIUM HIDROKSIDA TERHADAP KEKUATAN TARIK BAHAN KOMPOSIT SERAT PILUS”
Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini penulis banyak mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini dengan ketulusan hati penulis ingin menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua dan keluarga tercinta (Ayah) Alm.Wakdin Tarihoran dan
(Ibu) Hj. Ramadani Siregar yang senantiasa memberikan kasih sayang, dukungan, motivasi dan nasihat yang tak ternilai harganya.
2. Bapak Ir. Alfian Hamsi,Msc selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing, memotivasi, dan membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.
3. Bapak Dr.Eng Himsar Ambarita yang juga banyak membantu dalam memberikan fasilitas alat penelitian dalam perancangan ini.
4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
7. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
8. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin, khususnya kepada kawan-kawan seperjuangan Angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah banyak membantu dan memberi masukan yang berguna demi kelengkapan Tugas Sarjana ini, "Solidarity Forever".
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dalam penulisan maupun penyajian Tugas Sarjana ini. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran-saran yang membangun dari semua pihak demi kesempurnaan Tugas Sarjana ini dikemudian hari.
Akhir kata, dengan segala kerendahan hati penulis memanjatkan doa kepada Tuhan Yang Maha Esa semoga Tugas Sarjana ini bermanfaat untuk kita semua.
Medan, Januari 2015 Penulis
ABSTRAK
Komposit alam sekarang ini sedang dikembangkan guna menggeser keberadaan komposit sintetis yang cenderung berharga mahal dan tidak ramah lingkungan. Salah satu potensi alam yang belum banyak dipergunakan sebagai penguat bahan komposit adalah limbah potongan rambut manusia dari tukang potong rambut. Akan tetapi sebelum dapat dipergunakan sebagai penguat pada bahan komposit harus diketahui sifat mekanik bahan tersebut. Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat mekanik yang sangat penting dari bahan komposit yang sangat dipengaruhi oleh gaya ikat antara serat dan matrik. Penelitian ini berupaya untuk meningkatkan gaya ikat antara serat dangan matrik dengan menggunakan perlakuan NaOH serat sebelum dipergunakan. Perlakuan NaOH digunakan dengan melakukan perendaman potongan rambut manusia dari bekas tukang potong rambut didalam larutan NaOH 4% selama (0, 25, 50, 75, dan 100) menit. Setelah dicuci dan dikeringkan serat rambut dipergunakan sebagai penguat pada komposit matrik polyester BQTN. Hasil yang diperoleh dari penelitian bahwa dengan melakukan perendaman rambut kedalam larutan 4% NaOH selam 100 menit mengalami harga kekuatan tarik yang optimal yaitu sebesar 32.34 MPa. Hal ini juga terlihat penampang patahan terjadi patahan homogen dan tidak terjadi fiber pull out.
Kata kunci: Perlakuan NaOH, Serat Rambut Manusia, Polyester BQTN,
ABSTRACT
Lately adsorption refrigeration cycle more and more scrutinized by experts as well as eco-friendly and economical use of renewable energy is solar energy. In order for the process of adsorption and desorption adsorption refrigerating machine can run well to note that the ideal number of comparisons between the adsorbent with a refrigerant used. Here to find a comparison between the absorbent activated carbon and activated alumina using or not using a pellet shot. The data can be searched using the adsorption capacity testers. Adsorption capacity testers are used equipped with a 1000 W halogen lamp as a heat source. Adsorber on this tester is made of stainless steel which aims to resist corrosion due to the variation of refrigerant used. Mixture of activated carbon and activated alumina are used as much as 1 kg of adsorbent. While the variation of refrigerant used is methanol. The capacity of methanol which can be adsorbed by the adsorbent and didesorpsi activated carbon and activated alumina pellet use is as much as 350 mL. While the capacity of methanol which can be adsorbed by the adsorbent and didesorpsi activated carbon and activated alumina pellet is not used as much as 250 mL.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
ABSTRAK ... iii
ABSTRACT ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR SIMBOL ... ix
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 2
1.2.1 Tujuan Khusus 1.2.2 Tujuan Umum 1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tentang Pilus (Rambut Manusia) ... 5
2.1.1 Bagian-bagian Struktur Pilus (Rambut Manusia) .. 7
2.1.2 Pertumbuhan Pilus (Rambut Manusia )………….. 11
2.2 Komposit ... 13
2.3 Uji Tarik………. 14
2.4 NaOH (Natrium Hidroksida)……….. .. 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu ... 20
3.2 Bahan ... 20
3.2.1 Resin Unsaturated Polyster 157 BQTN…………. 21
3.2.2 Katalys……… 22
3.2.3 Pilus (Rambut Manusia)………. 22
3.2.4 NaOH (Natrium Hidroksida)………. 23
3.2.6 Gelas Piala / Gelas Beker (Beaker glass)………….. 25
3.2.7 Labu Ukur (volumetric flask)……… 26
3.2.8 Pipet (pipette, pipettor, chemical dropper)……….. 26
3.2.9 Gelas Ukur (graduated cylinder, measuring cylinder ) 27 3.2.10 Aquades………. 28
3.2.11 Mesin Hot Press………. 29
3.2.12 Mesin Mixer………... 29
3.2.13 Cetakan Spesimen Uji Tarik……….. 30
3.2.14 Drying Oven……….. 31
3.2.15 Alumunium Foil………. 32
3.3 Flowchart Penelitian……… 33
BAB IV ANALISA DATA 4.1 Variabel Penelitian ... 34
4.2 Variasi Pengujian ... 35
4.3 Hasil Pengujian Tarik ... 35
4.4 Pembahasan... 41
4.5 Pengamatan Patahan……….. 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 50
5.2 Saran ... 51
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pilus (Rambut Manusia) ... 6
Gambar 2.2 Struktur Pilus (Rambut Manusia)……..……… . 8
Gambar 2.3 Kurva Tegangan – Regangan ... 16
Gambar 2.4 NaOH dan Aquades Dalam Kemasan ... 19
Gambar 3.1 Resin Unsaturated Polyester 157 BQTN ... 21
Gambar 3.2 Katalyst... 22
Gambar 3.3 Pilus (rambut manusia) ... 23
Gambar 3.4 NaOH Dalam Kemasan ... 24
Gambar 3.5 Timbangan Digital ... 25
Gambar 3.6 Gelas Beker ... 25
Gambar 3.7 labu Ukur ... 26
Gambar 3.8 Pipet (pipette, pipettor, chemical dropper) ... 27
Gambar 3.9 Gelas Ukur (graduated cylinder, measuring cylinder ) ... 28
Gambar 3.10 Aquades Dalam Kemasan ... 28
Gambar 3.11 Mesin Hot Press ... 29
Gambar 3.12 Mesin mixer ... 30
Gambar 3.13 Cetakan Spesimen Uji Tarik ... 31
Gambar 3.14 Drying Oven... 31
Gambar 3.15 Alumunium Foil... 32
Gambar 316 Flowchart Penelitian ……….. 33
Gambar 4.1 Grafik Hasil Pengujian Tarik Spesimen F1………... 37
Gambar 4.2 Grafik Hasil Pengujian Tarik Spesimen F2……… 38
Gambar 4.3 Grafik Hasil Pengujian Tarik Spesimen F3……… 39
Gambar 4.4 Grafik Hasil Pengujian Tarik Spesimen F4……… 40
Gambar 4.5 Grafik Hasil Pengujian Tarik Spesimen F5... 41
Gambar 4.6 Gambaran Singkat Uji Tarik………..... 45
Gambar 4.7 Hasil Patahan Uji Tarik Tanpa Perendaman NaOH Dengan Volume Serat 10 %... 46
Gambar 4.9. Hasil Patahan Uji Tarik Tanpa Perendaman NaOH Dengan
Volume Serat 30%... 47 Gambar 4.10 Hasil Patahan Uji Tarik Dengan Perendaman NaOH Dengan
Volume Serat 10%... 48 Gambar 4.11 Hasil Patahan Uji Tarik Dengan Perendaman NaOH Dengan Volume Serat 20%... 48 Gambar 4.12 Hasil Patahan Uji Tarik Dari Samping Dengan
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Sifat Resin Polyester 157 BQTN ... 21
Tabel 4.1 Variasi Pengujian dan Jumlah Spesimen Uji Tarik Pada Perlakuan NaOH Serat Rambut Manusia ... 35
Tabel 4.2 Variasi Pengujian dan Jumlah Spesimen Uji ... 35
Table 4.3 Sifat Mekanik Pengujian Tarik Spesimen F1 ... 42
Tabel 4.4 Sifat Mekanik Pengujian Tarik Spesimen F2 ... 42
Tabel 4.5 Sifat Mekanik Pengujian Tarik Spesimen F3 ... 43
Tabel 4.6 Sifat Mekanik Pengujian Tarik Spesimen F4 ... 43
Tabel 4.7 Sifat Mekanik Pengujian Tarik Spesimen F5………. 43
Simbol Nama Keterangan Satuan
σ Sigma Tegangan Kgf/mm2
F - Gaya Kgf
A - Luas Penampang mm2
ε Ebsilon Perpanjangan %
ΔL - Panjang mm
Lo - Panjang mm
Vf - volume m3
W - massa Kg
ρ rho massa jenis Km/ m3
E - Modulus elastisitas MPa
ABSTRAK
Komposit alam sekarang ini sedang dikembangkan guna menggeser keberadaan komposit sintetis yang cenderung berharga mahal dan tidak ramah lingkungan. Salah satu potensi alam yang belum banyak dipergunakan sebagai penguat bahan komposit adalah limbah potongan rambut manusia dari tukang potong rambut. Akan tetapi sebelum dapat dipergunakan sebagai penguat pada bahan komposit harus diketahui sifat mekanik bahan tersebut. Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat mekanik yang sangat penting dari bahan komposit yang sangat dipengaruhi oleh gaya ikat antara serat dan matrik. Penelitian ini berupaya untuk meningkatkan gaya ikat antara serat dangan matrik dengan menggunakan perlakuan NaOH serat sebelum dipergunakan. Perlakuan NaOH digunakan dengan melakukan perendaman potongan rambut manusia dari bekas tukang potong rambut didalam larutan NaOH 4% selama (0, 25, 50, 75, dan 100) menit. Setelah dicuci dan dikeringkan serat rambut dipergunakan sebagai penguat pada komposit matrik polyester BQTN. Hasil yang diperoleh dari penelitian bahwa dengan melakukan perendaman rambut kedalam larutan 4% NaOH selam 100 menit mengalami harga kekuatan tarik yang optimal yaitu sebesar 32.34 MPa. Hal ini juga terlihat penampang patahan terjadi patahan homogen dan tidak terjadi fiber pull out.
Kata kunci: Perlakuan NaOH, Serat Rambut Manusia, Polyester BQTN,
ABSTRACT
Lately adsorption refrigeration cycle more and more scrutinized by experts as well as eco-friendly and economical use of renewable energy is solar energy. In order for the process of adsorption and desorption adsorption refrigerating machine can run well to note that the ideal number of comparisons between the adsorbent with a refrigerant used. Here to find a comparison between the absorbent activated carbon and activated alumina using or not using a pellet shot. The data can be searched using the adsorption capacity testers. Adsorption capacity testers are used equipped with a 1000 W halogen lamp as a heat source. Adsorber on this tester is made of stainless steel which aims to resist corrosion due to the variation of refrigerant used. Mixture of activated carbon and activated alumina are used as much as 1 kg of adsorbent. While the variation of refrigerant used is methanol. The capacity of methanol which can be adsorbed by the adsorbent and didesorpsi activated carbon and activated alumina pellet use is as much as 350 mL. While the capacity of methanol which can be adsorbed by the adsorbent and didesorpsi activated carbon and activated alumina pellet is not used as much as 250 mL.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
latar Belakang
Perkembangan teknologi komposit saat ini sudah mulai mengalami penggeseran dari bahan komposit berpenguat serat sintetis menjadi bahan komposit berpenguat serat. Walaupun tak sepenuhnya menggeser serat sintetis, pemanfaatan serat alam yang ramah lingkungan merupakan langkah bijak untuk menyelamatkan kelestarian lingkungan.
Salah satu bahan alam yang selama ini masih jarang dimanfaatkan dan berpotensi sebagai serat pada sebuah komposit adalah limbah potongan pilus (rambut manusia) dari tukang potong rambut. pilus (rambut manusia) sulit dihancurkan meskipun tertimbun didalam tanah dalam waktu yang lama. Hal ini memberikan fakta, betapa kuatnya rambut terhadap asam, larutan korosif dan kelembaban. Maka dari itu limbah potongan pilus (rambut manusia) memiliki potensi yang sangat besar untuk digunakan di bidang rekayasa, khususnya sebagai penguat bahan komposit (Muh Amin, 2012).
Serat rambut dapat memiliki sifat mekanik yang baik karena struktur penyususun rambut terdiri dari keratin yang membentuk rantai panjang dan teratur menyebabkan rambut bersifat kuat dan fleksibel. Kekuatan komposit serat alam dapat ditingkatkan dengan 2 cara yaitu dengan memberikan perlakuan kimia serat atau dengan penambahan coupling agent. Akan tetapi perlakuan kimia serat yang sering dilakukan adalah perlakuan NaOH, karena lebih ekonomis ( Muh Amin,
2012).
penguat pada komposit agar dapat meningkatkan gaya ikatan (mechanical bonding) antara serat dan matrik (perekat). Sehingga pada penelitian kali ini menyelidiki tentang pengaruh perlakuan NaOH serat rambut terhadap peningkatan kekuatan tarik bahan komposit berpenguat serat pilus (rambut manusia) dengan resin unsaturated polyester 157 BQTN dengan hardener MEKPO.
1.2
Tujuan Penelitian
1.2.1 Tujuan Umum
Tujuan utama dari penelitian ini adalah Adapun tujuan penelitian adalah sebagai berikut :
1. Mengidentifikasi pengamatan patahan pada proses kekuatan tarik terhadap produk akhir sehingga bisa mengetahui produk gagal hasil pengujian dengan perbandingan sempel yang lain dari produk yang berbeda.
2. Mengetahui sifat-sifat mekanik dan sifat-sifat fisik dari spesimen yang telah dicetak dengan pengujian tarik .
3. Memperoleh hasil berupa nilai/tingkat keuletan yang dimiliki dari spesimen tersebut.
1.2.2 Tujuan Khusus
Penelitian ini dikerjakan oleh penulis sendiri. Secara khusus penulis bertanggung jawab pada perancangan. Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk peningkatan kekuatan tarik bahan komposit berpenguat serat rambut manusia.
1.3
Batasan Masalah
1. Bahan yang di uji adalah serat pilus (rambut manusia) dengan resin unsaturated polyester 157 BQTN dan hardener MEKPO.
2. Perlakuan melakukan perendaman larutan NaOH 4% selama 0, 25, 50, 75, dan 100 menit.
3. Meperhitungkan waktu pengepresan, mixer campuran antara hardener dengan resin.
1.4
Manfaat Penelitian
Manfaat yang dapat diambil dari kegiatan penelitian ini adalah:
1.
Memberikan solusi dalam mengurangi penggunaan material sintetis yang bebahaya dan tidak ramah lingkungan.2.
Memanfatkan limbah pilus (rambut manusia) dari bekas tukang rambut manusia yang cenderung belum dapat dimanfaatkan terutama potongan rambut dengan ukuran yang pendek.3.
Memberikan sumbangan data mengenai sifat fisis dan mekanis komposit resin unsaturated polyester 157 BQTN dengan hardener MEKPO yang diperkuat dengan serat pilus (rambut manusia).4.
Sebagai upaya untuk mendukung program pelestarian lingkungan hidup terhadap limbah potongan rambut manusia.1.5
Sistematika Penulisan
Skripsi ini dibagi menjadi beberapa bab dengan garis besar tiap bab sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan teori yang meliputi konsep-konsep yang relevan dengan permasalahan yang akan diteliti dalam memecahkan masalah. Penelitian terdahulu yang dapat diambil dari jurnal, disertasi, tesis dan skripsi yang actual.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini berisi kerangka penelitian dan langkah yang dilakukan untuk mengidentifikasi masalah, juga beberapa aspek yang menunjang metode pengujian antara lain : penelitian, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, proses pencetakan dengan mesin uji tarik dan cara pengambilan data. Dijelaskan juga kendala-kendala yang dihadapi selama penelitian.
BAB IV DATA DAN ANALISA
Bab ini berisi tentang data hasil penelitian, analisa serta pembahasannya.
BAB V KESIMPULAN
Bab ini berisi kesimpulan dari pengujian yang dilakukan dan saran-saran yang bisa berguna bagi pembaca maupun penelitian berikutnya.
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tentang
Pilus
(Rambut Manusia)
Rambut adalah salah satu bagian terpenting dari tubuh. Rambut adalah hasil dari sel berserabut, yang mengandung keratin, yang tumbuh dari folikel ditemukan dalam dermis. Tubuh manusia, selain telapak tangan dan telapak kaki, dicakup dalam folikel yang memproduksi terminal tebal dan rambut vellus halus - pendek, halus, rambut berwarna ringan dan nyaris tidak memperhatikan bahwa mengembangkan mana-mana di tubuh manusia.
Umumnya, rambut manusia diperkirakan terdiri dari 100.000 sampai 200.000 helai rambut. Rambut tumbuh terus menerus. Diperkirakan rambut manusia bertambah panjang 1 cm perbulannya, tetapi tidak semua rambut tumbuh pada waktu yang bersamaaan sehingga ada rambut yang panjang dan pendek. Serupa kulit, bahan dasar rambut adalah serat protein keratin yang dibuat oleh keratinosit di dalam epidermis (lapisan kulit terluar). Tiap helai batang rambut terdiri dari kombinasi kompleks senyawa protein yang dibagi lagi menjadi tiga lapisan utama
Meskipun rambut manusia di dunia ada banyak warna dan tekstur, tetapi itu semua terbuat dari bahan yang sama. Bahan utama dari rambut manusia adalah protein yang disebut keratin, dimana keratin ini juga ditemukan pada kulit manusia, gigi, kuku dan kuku kaki. pada rambut juga terdapat kandungan minyak yang merupakan suatu tekstur dan bahan kimia yang kita kenal dengan sebutan melanin.
menjadi senyawa yang tidak berwarna (bleaching). Sehingga warna rambut akan lebih muda. Pigmen rambut dibentuk oleh melanosit yang terdapat pada umbi rambut.
Rambut memiliki komponen yang terdiri dari 70 – 80% keratin, 3-6% senyawa minyak, 1% zat warna melanin dan pheomelanin ( pigmen warna lebih muda ), 15% kelembaban air dan sisanya adalah karbohidrat dan unsure-unsur mineral. Sedangkan komposisi kimiawi batang rambut adalah 44,5% karbon, 30% Oksigen, 14% Nitrogen, 6,5% Hidrogen, 5% Belerang. Unsur-unsur ini terutama terdapat dalam zat tanduk (keratin). Keratin adalah suatu protein yang terdiri atas gabungan gugus- gusus peptide, (yang merupakan gabungan kompleks-kompleks asam amino) hasil penggabungan inilah membentuk molekul keratin yang berbentuk ulir (Anonim, 2013).
Secara biologi, rambut terdiri dari tiga bagian utama, yaitu ujung rambut, batang rambut dan akar rambut. Ujung rambut merupakan bagian yang berbentuk runcing terdapat pada bagian akhir rambut. Lalu batang rambut adalah bagian rambut yang berada di luar kulit berupa benang-benang halus, terdiri dari keratin atau sel-sel tanduk, seperti yang diperliatkan pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Pilus (Rambut Manusia),
Akar rambut adalah bagian yang terdapat di dalam kulit jangat. Ini terdiri atas folikel, bulbus (hair bulb), papila , pembuluh darah, kelenjar minyak, kelenjar keringat, dan pigmen rambut. Folikel merupakan saluran yang menyerupai kantong rambut dan berperan melindungi tunas rambut. Sementara bulbus adalah bagian akar yang menggelembung dan mengandung sel-sel aktif yang membentuk rambut, terdapat di bawah folikel.
Gunanya untuk menyerap udara serta kotoran dan sebum yang menumpuk. Papila merupakan tempat untuk membuat sel-sel tunas rambut dan sel-sel pigmen melanin yang menentukan warna pada rambut. Papila berada di folikel paling bawah, sehingga juga bertugas menerima nutrisi dari folikel.
Ketika sel-sel rambut baru tumbuh dan bertambah, akan memproduksi keratin untuk mengeraskan strukturnya. Saat inilah rambut bertumbuh panjang, dan bagian sel-sel ini didorong ke luar folikel lalu muncul di permukaan sebagai batang rambut. Pembuluh darah yang berada di bagian akar rambut ini kemudian menyuplai nutrisi bagi sel-sel epidermis untuk tetap tumbuh.
2.1.1 Bagian-bagian Struktur
Pilus
(Rambut Manusia)
Rambut sering merujuk pada dua struktur yang berbeda: bagian bawah kulit yang disebut folikel rambut atau saat ditarik dari kepala disebut bohlam.
Gambar 2.2 Struktur Pilus (Rambut Manusia), (Anomali, 2012)
a. Selaput Rambut ( Cuticle )
Lapisan terluar batang rambut terdiri dri susunan sekitar 7-10 sel-sel tanduk pipih, keras dan transparan/tembus cahaya yang memancarkan warna rambut. Lapisan ini tersusun bagaikan genteng atau sirap rumah, terbuat dari keratin dengan tepi luarnya searah dengan arah pertubuhan rambut. Celah-celah di antara susunan sel-sel itu disebut imbrikasi. Kutikula berfungsi melindungi kulit rambut (korteks) di bawahnya, dari kerusakan dan kekeringan.
Kutikula dapat rusak karena factor internal dan eksternal :
Factor internal : diet dan sakit atau obat ( minuman keras).
b. Kulit Rambut (cortex)
Kortex terdiri dari sel-sel tanduk yang membentuk kumparan panjang, sejajar dengan batang rambut. Masing-masing sel tanduk dapat diuraikan lagi menjadi satuan yang lebih halus dan disebut mikrofibril. Setiap mikrofibril terdiri dari pilinan sekitar 11 molekul keatin yang disebut protofibril, berbentuk spiral inilah yang menjadikan rambut bersifat elastic, dapat ditarik memanjang dan ketika dilepas kembali memendek ke ukuran semula. Selain itu di tempa t-tempat tertentu disepanjang alur spiral tersbut , terdapat hubungan antar molekul yang terjadi karena adanya ikatan hydrogen dan ikatan sulfide.
Secara bersama-sama ikatan hydrogen dan ikatan sulfide membuat rambut kita elastis, kuat, dan memberi bentuk ( keriting atau lurus). Ikatan hydrogen mudah terpatahkan hanya oleh air , tetapi ikatan sulfida sangat kuat dan hanya dapat dipatahkan oleh larutan kimiawi (seperti proses pengeritingan dan pelurusan rambut). Struktur rambut 90%nya terdiri dari korteks dan semua proses tata rambut yang menggunakan zat-zat kimiawi berlangsung di dalam korteks.
c. Sumsum Rambut ( Medulla )
Medulla merupakan inti dari rambut . medulla terdapat di bagian terdalam lingkaran konsentris batang rambut yang tebal. Terdiri dari sel-sel tanduk yang mengecil dalam bentuk tidak teratur. Di antara sel-sel tanduk yang mengecil terdapat rongga-rongga udara .seangkan untuk batang rambut tipis ( umumnya pada rambut pirang ) tidak memiliki medulla . Fungsi utama medulla adalah penghasil sel, untuk menumbuhkan rambut , pigmentasi rambut dan penghasil protein keratin.
mengandung jembatan disulfida memampukan molekul mempertahankan bentuk bentuk rambut.Tingkat asam amino dan jembatan disulfida menentukan apa rambut akan terlihat teksturnya lurus atau keriting.
Ada dua macam keratin rambut, yaitu :
1. Keratin Lunak :terdapat pada seluruh permukaan kulit, terutama kulit tebal, yaitu pada bagian medulla rambut. Secara Histologis :terlihat perubahan sel-sel epidermis : mula-mula sitoplasma mengandung keratohialin berubah menjadi sel-sel jernih (Str. Lusidum), dan selanjutnya sel-sel mengalami keratinisasi kemudian desquamasi.
2. Keratin keras :terdapat pada kuku, kutikula dan kortex rambut. Pembentukannya tidak melalui butir-butir keratohialin, (Str. Lusidum), tetapi perubahannya terjadi perlahan-lahan dari sel-sel epidermis yang tetap hidup, menjadi keratin. Keratin keras bersifat keras, tidak mengalami desquamasi dan lebih banyak mengandung sulfur.
Rambut manusia umumnya ditandai oleh tiga jenis.
1. Lanugo : hanya tumbuh pada janin manusia. Tubuh terbentuk dengan rambut halus pada usia 12 minggu sampai usia sekitar 40 minggu.
2. Vellus : Sulit untuk dilihat. Rambut ini hanya 2 cm dan sangat tipis dan pucat. Rambut Vellus tumbuh di dada dan punggung dan sering disebut "fuzz persik."
3. Terminal Rambut: Jenis yang paling umum dari rambut manusia yang tumbuh di kepala dan tubuh Anda.
sel yang memberikan efek rambut berkilau. bagian ini disebut kutikula. Dalam korteks dan kutikula terdapat melanin, yang memberikan warna alami pada rambut manusia.
Folikel rambut terdiri dari komponen dermis dan epidermis. Pada dasarnya folikel rambut bagian dermis terlihat menonjol, disebut papila yang terdiri dari :jaringan ikat, pembuluh darah dan sel-sel saraf .Bagian luar papilla diliputi sel-sel epitel yang disebut germinal matrik, dan ujung folikel rambut tampak membesar. Sel-sel germinal matrik (puncak papila) berproliferasi membentuk rambut yang dapat tumbuh terus
2.1.2 Pertumbuhan
Pilus
(Rambut Manusia)
Proses pertumbuhan rambut dimulai dengan pembentukan sel-sel baru di bagian akar rambut. Sel-sel tersebut kemudian membentuk batang yang kemudian tumbuh ke luar kulit. Saat tumbuh ke luar, sel-sel itu berhenti menyerap nutrisi dan mulai menghasilkan keratin (sejenis protein). Proses ini dinamai keratinisasi. Saat keratinisasi, sel-sel rambut pun mati. Bersama keratin, sel-sel mati itu kemudian membentuk batang rambut.
Sebenarnya, rambut tumbuh lebih cepat di cuaca panas dibanding di cuaca dingin, tumbuh lebih lambat di malam hari daripada siang hari. Setiap helai rambut tumbuh sepanjang 6 milimeter dalam satu bulan dan akan tetap bertumbuh hingga 6 tahun. Lalu rambut akan rontok dengan sendirinya dan kemudian digantikan oleh rambut baru.
a. Fase pertumbuhan (Anagen)
Ini adalah fase rambut aktif pertumbuhan. Pertumbuhan rambut baru dilakukan dan folikel rambut mendorong keluar rambut klub keluar dari folikel. Rambut tumbuh selama fase pertumbuhan akan tetap selama sekitar dua sampai enam tahun. Beberapa mungkin merasa masalah rambut yang tumbuh di luar panjang tertentu. Ini mungkin karena fase pendek pertumbuhan (anagen). Rambut panjang adalah karena fase panjang pertumbuhan. Juga ada fase pertumbuhan rambut pendek aktif pada lubang lengan, tungkai, bulu mata, alis dan sekitar 30-45 hari. Fase aktif pertumbuhan tidak dibenarkan di wilayah ini.
b. Fase Peralihan (Catagen)
Ini adalah tahap transisi. catagen adalah fase yang mengikuti rambut fase pertumbuhan aktif yang disebut anagen. Setelah fase anagen selesai rambut akan mengalami tahap transisi. Sekitar tiga persen dari rambut akan mengalami proses transisi pada setiap periode waktu tertentu. Fase ini akan berlangsung selama sekitar jangka waktu tiga sampai empat minggu. Selama catagen pertumbuhan rambut akan berhenti. Selubung luar akar rambut akan mengalami proses menyusut. Maka rambut Anda akan terpasang tegas
c. Fase Istirahat (Telogen)
2.2 Komposit
Perkembangan dibidang teknologi dan sintesis belakangan ini mendorong material komposit banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi produk. Secara global material komposit dikembangkan untuk menggantikan material logam yang banyak digunakan sebelum berkembangnya material komposit.
Menurut definisi, komposit adalah struktur yang dbuat dari bahan-bahan yang berbeda-beda, ciri-cirinya pun tetap terbawa setelah komponen terbentuk sepenuhnya. Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material sehingga dihasilkan material komposit yang mempunyai sifat mekanik dan karakteristik yang berbeda dari material pembentuknya.
Komposit memberikan suatu pengertian yang sangat luas dan berbeda -beda, serta mengikuti situasi dan perkembangan bahan itu sendiri. Gabungan dua atau lebih bahan merupakan suatu konsep yang diperkenalkan untuk menerangkan definisi komposit. Walaupun demikian definisi ini terlalu umum, karena komposit ini merangkumi semua bahan termasuk plastik yang diperkuat dengan serat, logam alloy, keramik, kopolimer, plastik berpengisi atau apa saja campuran dua bahan atau lebih untuk mendapatkan suatu bahan yang baru.
Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis (modulus Young atau density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Beberapa lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang berbeda, gabungan lamina ini disebut sebagai laminat.
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
a. Penguat (Reinforcement), yang mempunyai sifat kurang elastis tetapi lebih kaku serta lebih kuat.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang digunakannya, yaitu :
a. Fibrous Composites (Komposit Serat). Merupakan jenis komposit yang hanya terdiri dari satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat (fiber). Serat (fiber) yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly aramide), dan sebagainya.
b. Laminated Composites (Komposit Laminat). Merupakan jenis komposit yang terdiri dari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki karakteristik sifat sendiri.
c. Particulalate Composites (Komposit Partikel). Merupakan komposit yang menggunakan partikel atau serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata dalam matriksnya.
Sehingga komposit dapat disimpulkan adalah sebagai dua macam atau lebih material yang digabungkan atau dikombinasikan dalam sekala makroskopis (dapat terlihat langsung oleh mata) sehingga menjadi material baru yang lebih berguna.
Komposit terdiri dari 2 bagian utama yaitu :
a. Matriks, berfungsi untuk perekat atau pengikat dan pelindung filler (pengisi) dari kerusakan eksternal.
b. Filler (pengisi), berfungsi sebagai Penguat dari matriks.
1.3
Uji Tarik (Tensile Test)
yang diberikan secara lambat.Sifat mekanis logam yang dapat diketahui setelah proses pengujian ini seperti kekuatan tarik, keuletan dan ketangguhan.
Pengujian tarik sangat dibutuhkan untuk menentukan desain suatu produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan.
Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam. Dalam bidang industri juga diperlukan pengujian tarik ini untuk mempertimbangkan faktor metalurgi dan faktor mekanis yang tercakup dalam proses perlakuan terhadap logam jadi, untuk memenuhi proses selanjutnya.
Uji tarik dilakukan dengan cara penarikan batang uji dengan gaya tarik secara terus – menerus, sehingga bahan (perpanjangannya) terus-menerus meningkat dan teratur sampai putus, dengan tujuan menentukan nilai tarik. Untuk mengetahui kekuatan suatu bahan dalam pembebanan tarik, garis gaya harus berimpit dengan garis sumbu bahan sehingga pembebanan terjadi tarik lurus tetapi juga gaya tarik sudut berimpit maka yang terjadi adalah gaya lentur.
Dari kurva tegangan regangan kita dapat mengetahui kekuatan tarik, kekuatan luluh, keuletan, modulus elastisitas, ketangguhan, dan lain-lain. Pada pegujian tarik ini kita juga harus mengetahui dampak pengujian terhadap sifat mekanis dan fisik suatu logam. Dengan mengetahui parameter-parameter tersebut maka kita dapat data dasar mengenai kekuatan suatu bahan atau logam.
rata-rata dari pengujian tarik yang diperoleh dengan membagi beban dengan luas awal penampang melintang benda uji
Gambar 2.3 Kurva Tegangan – Regangan (Junkurniadi Sitorus, 2012)
ini disebut titik luluh (yield point), sedangkan tegangan pada titik luluh ini disebut batas elastisitas. secara metematis dapat di tulis bahwa deformasi sebanding dengan beban.
analisis kekuatan komposit banyak dilakukan dengan mengasumsikan ikatan antara serat dan matrikadalah solid tanpa adanya geseran dan dianggap deformasi serat dan matrik adalah sama. Sehingga kekuatan tarik dapat dihitung dengan persamaan berikut :
σ =P / A
( 2.1 )
dimana:
σ = tegangan (kgf/mm2 ) P = beban (kgf)
A = luas penampang (mm2)
Regangan dapat dihitung dengan persamaan :
ɛ
=
ΔLLo
=
L−Lo
Lo
x
%
( 2.2 ) dimana :
ε = Perpanjangan saat putus (%)
ΔL = Selisih antara panjang pada saat putus dengan panjang mula-mula (mm) Lo = panjang mula-mula (mm)
Berdasarkan kurva σ – ε dapat dicari modulus elastisitas dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
dimana :
E = modulus elastisitas atau modulus Young (MPa) 1Mpa = 1 N/mm2
= tegangan (N/mm2) atau (Mpa) 1 Pa = 1 N/m2
= regangan (%)1.4
NaOH (Natrium hidroksida)
Natrium hidroksida (NaOH) yang juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air. Ia digunakan di berbagai macam bidang industri, kebanyakan digunakan sebagai basa dalam proses produksi bubur kayu dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen. Natrium hidroksida adalah basa yang paling umum digunakan dalam laboratorium kimia.
Natrium hidroksida murni berbentuk putih padat dan tersedia dalam bentuk pelet, serpihan, butiran ataupun larutan jenuh 50%. Ia bersifat lembab cair dan secara spontan menyerap karbon dioksida dari udara bebas. Ia sangat larut dalam air dan akan melepaskan panas ketika dilarutkan. Ia juga larut dalam etanol dan metanol, walaupun kelarutan NaOH dalam kedua cairan ini lebih kecil daripada kelarutan KOH. Ia tidak larut dalam dietil eter dan pelarut non-polar lainnya. Larutan natrium hidroksida akan meninggalkan noda kuning pada kain dan kertas.
bukan aquades (H2O) karena mengandung banyak mineral, seperti yang diperliatkan pada Gambar 2.3. NaOH dan aquades dalam kemasan di bawah ini.
Gambar 2.3. NaOH dan Aquades Dalam Kemasan
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1
Tempat dan Waktu
Tempat penelitian adalah laboratorium Polimer, gedung Fakultas MIPA USU. Waktu pelaksanaan penelitian ± 2 bulan.
3.2
Bahan
Persiapan bahan-bahan yang diperlukan adalah limbah ranbut oaring indonesia yang dipeoleh dari tukang potong rambut (salon), 4% NaOH, Hardener MEKPO. Limbah rambut dicuci sampai bersih dan dikeringkan samapai didalam ruangan terbuka tanpa kena sinar matahari langsung. Peerlakuan serat rambut dilakukan dengan perendaman 4% NaOH selama (0, 25,50,75,dan 100) menit untuk mencari sifat mekanis yang terbaik (terutama dengan kekuatan tariknya dengan uji tarik). Setelah direndam, serat rambut ditiriskan supaya kering dan dikeringkan lebih lanjut dengan drying oven dengan suhu 60°C selama 3 jam. Setelah itu rambut dibiarkan dingin sampai suhu kamar.
Serat rambut yang sudah dikeringkan ditambah dengan resin Unsaturated polyester 157 BQTNdengan jumlah 10% volume untuk dibuat material komposit. Pembuatan material komposit terlebih dahulu dilakukan pencampuran antara serat dengan matrik yang selanjutnya dituang dalam cetakan spesimen uji tarik dengan standar ASTM D-638 M yang sebelumnya sudah sisediakan terlebih dahulu. Hasil dari perlakuan NaOH serat rambut yang di uji dengan menggunakan uji tarik dipergunakan sebagai acuan dalam pembuatan material komposit berikutnya.
3.2.1 Resin Unsaturated Polyester 157 BQTN
Resin yang dipilih untuk penelitian ini adalah resin Unsaturated polyester 157 BQTN. Resin ini secara khusus cocok untuk proses manufaktur dengan hand lay up dan spray up molding. Secara luas, resin ini digunakan dalam pembuatan kapal nelayan, bak mandi, material bangunan, dan produk lainnya, seperti yang terlihat pada tabel 3.1 sifat resin polyester berikut dibawah ini.
Tabel 3.1 Sifat resin poliester tak jenuh YUKALAC 157 BQTN-EX:
[image:38.595.219.406.499.732.2]Sumber : J ur na lMecha nica l,Volume3,Nomor2,September2012
Gambar 3.1 resin unsaturated polyester 157 BQTN Spesific Gravity (25°C) 1,10 ± 0,02
Viscositas (Poise, at 25°C) 4,5 - 5,0 Thixotropic Index
- Gel Time (Minutes, At 30°C - Curing Condition
More than 1,5 20 - 30 + MEKPO = 1 Part
Storage Life At 25°C In The Dark (Months)
Less than 6
3.2.2
Katalyst
Katalyst atau Methyl Ethyl Ketone Peroxide (MEKPO). Adalah harderner atau pengeras resin yang dapat digunakan untuk membuat tangki, pelapis atau furniture sifat katalis berbentuk cair, berwarna bening, baunya sangat menyengat, sering disebut juga hardener, berfungsi sebagai pengering saat dicampur resin.
[image:39.595.184.442.398.590.2]Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Selain itu pemberian katalis dapat digunakan untuk mengatur pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung, seperti pada Gambar 3.2 katalyst dibawah ini.
Gambar 3.2 Katalyst
3.2.3
Pilus
(rambut manusia)
komposit karena mengingat rambut manusia memiliki sifat mekanis yang sebanding dengan serta e-glassdan rambut manusia ini sulit dihancurkan meskipun tertimbun didalam tanah dalam waktu yang lama.
Gambar 3.3 Pilus (rambut manusia)
3.2.4
NaOH
Natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik atau sodium hidroksida, adalah sejenis basa logam kaustik. Natrium Hidroksida terbentuk dari oksida basa Natrium Oksida dilarutkan dalam air. Natrium hidroksida membentuk larutan alkalin yang kuat ketika dilarutkan ke dalam air.
[image:40.595.236.411.498.733.2]3.2.5
Timbangan Digital
Neraca digital merupakan alat yang sering ada dalam laboratorium yang digunakan untuk menimbang bahan yang akan digunakan. Neraca digital berfungsi untuk membantu mengukur berat serta cara kalkulasi fecare otomatis harganya dengan harga dasar satuan banyak kurang. Cara kerja neraca digital hanya bisa mengeluarkan label, ada juga yang hanya timbul ditampilkan layar LCDnya.
[image:41.595.199.446.316.502.2]Neraca Analitik Digital Neraca analitik digital merupakan salah satu neraca yang memiliki tingkat ketelitian tinggi, neraca ini mampu menimbang zat atau benda sampai batas 0,0001g.
Gambar 3.5 Timbangan Digital
3.2.6
Gelas Piala / Gelas Beker
(Beaker glass)
Gambar 3.6 Gelas Beker
3.2.7
Labu ukur (
volumetric flask
)
Gambar 3.7 labu Ukur (volumetric flask)
3.2.8
Pipet
(pipette, pipettor, chemical dropper)
Pipet tersedia untuk berbagai jenis penggunaan dengan berbagai tingkatan akurasi dan presisi. Pipet terdiri dari berbagai variasi ukuran volume, dari 1 hingga 1000 μl dinamakan mikropipet (micropipettes), sedangkan ukuran volume yang lebih besar dinamakan dengan makropipet (macropipettes).
Fungsi Pipet adalah digunakan untuk memindahkan sejumlah cairan dari wadah yang lain ke wadah yang lain lagi. Ada banyak jenis pipet seperti:
1. Pipet ukur (measuring pipette) yang fungsinya adalah memindahkan larutan dengan berbagai ukuran volume.
2. Pipet volume (volume pipette) berfungsi untuk memindahkan larutan dengan satu ukuran volume.
Gambar 3. 8 Pipet (pipette, pipettor, chemical dropper)
3.2.9
Gelas ukur (
graduated cylinder, measuring cylinder
)
Gelas ukur dapat terbuat dari gelas (polipropilen) ataupun plastik. Fungsi Gelas ukur adalah untuk mengukur volume 10 hingga 2000 mL. Gelas ukur dapat digunakan untuk mengukur volume segala benda, baik benda cair maupun benda padat pada berbagai ukuran volume.
[image:44.595.249.395.450.644.2]3.2.10
Aquades
Aquades adalah air hasil destilasi / penyulingan sama dengan air murni atau H2O, kerena H2O hampir tidak mengandung mineral. Sedangkan air mineral adalah pelarut yang universal. Oleh karena itu air dengan mudah menyerap atau melarutkan berbagai partikel yang ditemuinya dan dengan mudah menjadi tercemar. Dalam siklusnya di dalam tanah, air terus bertemu dan melarutkan berbagai mineral anorganik, logam berat dan mikroorganisme. Jadi, air mineral bukan aquades (H2O) karena mengandung banyak mineral.
Gambar 3.10 Aquades Dalam Kemasan
3.2.11
Mesin Hot Press
Gambar 3.11 Mesin Hot Press
3.2.12
Mesin Mixer
Gambar 3.12 Mesin mixer
3.2.13
Cetakan Specimen Uji Tarik
Ukuran spesimen uji tarik sangat penting diketahui dalam pembuatan suatu bahan atau spesimen, karena dengan ukuran standar yang telah dibuat spesimen uji tarik dapat diuji sesuai dengan mesin yang digunakan.
Gambar 3.13 Cetakan Spesimen Uji Tarik
3.2.14
Drying Oven
Gambar 3.14 Drying Oven
3.2.15
Alumunium Foil
[image:49.595.231.415.82.329.2]Alumunium Foil lembaran kertas alumunium digunakan sebagai alat pembungkus, menyimpan makanan dan untuk keperluan lainnya. Dalam penelitian ini almunium foil ini untuk membungkus lapisan permukaan plat baja cetakan spesimen dan dudukan plat pelapis cetakan spesimen agar terhindar terjadinya kontak langsung dengan spesimen dengan plat pelapis spesimen atau dudukan mesin hot press. Alumunium Foil ini berukuran 7,6 x 300 mm.
3.3
Flowchart Penelitian
Mulai
Perlakuan serat pilus
Rambut direndam dalam 4% NaOH selama (0,25,50,75,100)
Serat rambut dikeringkan pada suhu 60°C selama 3 jam dengan drying oven
Pembuatan komposit
20% volume serat rambut
10% volume serat rambut 30% volume serat rambut
Dicampur dengan resin polyester dan hardener MEKPO 1%
Mixing selama 15 menit dengan putran 6 rpm
Campuran bahan dimasukkan kedalam ruang vakum
Penuangan bahan campuran kedalam cetakan spesimen
Menyiapkan stainless steel sebagai landasan media cetakan yang sudah
dilapisi dengan alumunium foil
Pengeringan drying oven pada suhu 60°C selama 3 jam
Evaluasi data data dan pembahasan Pengujuan komposit
- Uji tarik
BAB IV
ANALISA DATA
Pengujian dalam penelitian ini diawali dengan melakukan perlakuan NaOH serat dalam hal ini adalah limbah potongan rambut manusia yang diproleh dari tukang potong lokal. Perlakuan serat dilakukan dengan menggunakan perendaman serat dalam larutan NaOH 4% dengan berbagai variasi waktu perendaman (0,25,50,75, dan 100) menit. Tujuan dari perlauan NaOH serat ini untuk menghilangkan lapisan minyak yang ada pada permukaan lapisan luar rambut, sehingga diharapkan dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis komposit dengan menggunakan serat rambut manusia tersebut.
Sifat fisis dan mekanis dari serat rambut manusia yang terbaik dipergunakan sebagai perbuatan komposit dengan variasi penambahan serat rambut (10,20, dan 30)% volume. Pengujian dilakakukan dengan pengujian tarik.
4.1 Variabel Penelitian
Variabel tetap yaitu kadar NaOH sebagai media perendaman serat rambutyaitu 4%, suhu dan lama perendaman serat pada dry oven, kecepatan dan waktu mixing campuran antara penguat dan matrik, jumlah herdener yang harus ditambahkan dalam campuran, tekanan vakum pada ruang vakum, suhu dan lama pengeringan specimen (komposit) pada dry oven, panjang serat rambut manusia, jumlah spesimen uji dan jenis perlakuan pengujian yang dilakukan.
Variabel berubah yaitu presentase serat rambut yang ditambahkan padamatrik, waktu perendaman serat rambut dalam NaOH, % volume serat rambut yang diberikan.
Variabel respon yaitu harga kuat tarik,struktur perpatahan dan jenis atau4.2 Variasi Pengujian
Jumlah spesimen yang dibuat pada penelitian ini sesuai tabel 4.1 dan 4.2 Tabel 4.1 Variasi pengujian dan jumlah spesimen uji tarik pada perlakuan NaOH
serat rambut manusia Waktu perendaman
serat ( menit)
Jumlah spesimen uji tarik
0 3
25 3
50 3
75 3
100 3
Total 15
Table 4.2 Variasi pengujian dan jumlah spesimen uji % volume
Serat
Jumlah specimen uji tarik
jumlah
10 5 5
20 5 5
30 5 5
Total 15
4.3 Hasil Pengujian Tarik
persamaan – persamaan yang dapat dipakai untuk menghitung kekuatan dan modulus elastisitasnya.
Dimana standar spesimen yang digunakan dalam pengujian ini mengacu pada standar ASTM D-638 dengan Panjang awal spesimen uji (Lo) adalah 13 mm, lebar awal (Wo) adalah 7 mm, dan panjang keseluruhan spesimen uji adalah 11 mm.
Gambar 4.1. Grafik hasil pengujian tarik spesimen sempel 1
Hasil pengujian tarik dilakukan terhadap tiga buah spesimen sempel 2 dan hasil grafik pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.2. Dimana series pertama dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian spesimen membentuk tegangan tarik maksimum sampai kemudian mengalami titik putus dititik 9 pada sumbu tegangan. Series kedua dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk perilaku plastis, dan kemudian membentuk tegangan tarik maksimum sampai kemudian mengalami titik putus dititik 21 pada sumbu tegangan. Series ketiga material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk dareah deformasi plastis sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 48 pada sumbu tegangan.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
-2 0 2 4 6 8
Gambar 4.2. Grafik hasil pengujian tarik spesimen sempel 2
Hasil pengujian tarik dilakukan terhadap tiga buah spesimen sempel 3 dan grafik hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.3. Dimana series pertama dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian meningkat naik sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai kemudian mengalami titik putus dititik 38 pada sumbu tegangan. Series kedua dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian meningkat naik sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 24 pada sumbu tegangan. Series ketiga material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian meningkat naik sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 60 pada sumbu tegangan.
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
Gambar 4.3. Grafik hasil pengujian tarik spesimen sempel 3
Hasil pengujian tarik dilakukan terhadap lima buah spesimen sempel 4 dan grafik hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.4. Dimana series pertama dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk perilaku plastis, kemudian membentuk dareah deformasi plastis sampai tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 30 pada sumbu tegangan. Series kedua dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian meningkat naik sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 49 pada sumbu tegangan. Series ketiga material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk dareah deformasi plastis sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 36 pada sumbu tegangan. -10 0 10 20 30 40 50 60 70
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
Gambar 4.4. Grafik hasil pengujian tarik spesimen sempel 4
Hasil pengujian tarik dilakukan terhadap lima buah spesimen sempel 5 dan grafik hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dimana series pertama dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,05 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian spesimen membentuk tegangan tarik maksimum sampai kemudian mengalami titik putus dititik 11 pada sumbu tegangan. Series kedua dari material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,06 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk perilaku plastis, dan kemudian membentuk tegangan tarik maksimum sampai kemudian mengalami titik putus dititik 51 pada sumbu tegangan. Series ketiga material regangan yang dimulai dari nol sampai 0,06 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk dareah deformasi plastis sampai membentuk tegangan tarik maksimum sampai mengalami titik putus dititik 54 pada sumbu tegangan.
-10 0 10 20 30 40 50 60
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
Gambar 4.5. Grafik hasil pengujian tarik spesimen sempel 5
4.4 Pembahasan
Pengujian tarik adalah merupakan salah satu pengujian yang dilakukan pada material untuk mengetahui karakteristik dan sifat mekanik material terutama kekuatan dan ketahaanan terhadap beban tarik. Dalam pengujiannya, material uji dengan gaya tarik secara terus – menerus, sehingga bahan (perpajangannya) terus –menerus meningkat dan teratur sampau putus. Uji tarik adalah cara pengujian bahan yang paling sederhana dan sudah mengalami standarisasi diseluruh dunia. Didalam pengujian tarik yang dilakukan dalam penelitian ini ada beberapa specimen yang akan d uji. Dengan satuan beban (kgf), kecepatan (mm).
Keterangan dari satuan tersebut adalah:
Load = Tegangan (Y) = kgf 1MPa = 1 N/mm2 Stroke = Regangan (X) = mm/menit 1 Pa = 1 N/m2 Satuan dalam (N) ,1kgf = 9,8067 N
Dalam pengujian ini, ada tiga jenis spesimen yang digunakan berdasarkan variasi pencampuran larutan NaOH yang dicampurkan dalm proses perendaman serat sebelumnya yaitu resin Unsaturated polyester 157 BQTN yang diperkuat
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 0.05 0.1 0.15 0.2
serat rambut manusia, dimana dalam satu formula uji tarik terdapat 3 sampel uji. Adapun volume yang digunakan untuk pembuatan spesimen resin Unsaturated polyester 157 BQTN yang diperkuat serat rambut manusia yaitu dengan total berat gram. Dengan menggunakan rumus dengan tebal 2mm, panjang 13mm, dan luas penampang 14mm2 dari hasil pengujian diperoleh tegangan maksimum, kuat tarik (tegangan putus) dan regangan (%), kemudian diperoleh modulus elastisitas atau modulus young (pa) yang ditampilkan pada tabel 4.3.
Tabel 4.3.Sifat mekanik pengujian tarik Spesimen sempel 1
Spesimen No Tegangan Max (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (MPa)
1 6.158 0.546 11.27
2 6.841 0.331 20.66
3 6.886 0.707 9.739
Rata-rata 6.628 0.528 13.88
Tabel 4.4.Sifat mekanik pengujian tarik Spesimen sempel 2
Spesimen No Tegangan Max (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (MPa)
1 7.15 0.06 119.17
2 14.03 0.057 246.14
3 47.67 0.131 363.89
[image:59.595.108.528.499.661.2]Tabel 4.5.Sifat mekanik pengujian tarik Spesimen sempel 3 Spesimen No Tegangan Max (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (MPa)
1 37.28 0.066 564.84
2 16.63 0.066 251.96
3 41.69 0.067 622.23
[image:60.595.107.529.333.494.2]Rata-rata 31.87 0.066 479.68
Tabel 4.6.Sifat mekanik pengujian tarik Spesimen sempel 4
Spesimen No Tegangan Max (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (MPa)
1 30.14 0.056 538.21
2 34.16 0.056 610
3 25.07 0.056 447.67
Rata-rata 29.79 0.056 531.96
Tabel 4.7 Sifat mekanik pengujian tarik Spesimen sempel 5
Spesimen No Tegangan Max (MPa) Regangan (%) Modulus Elastisitas (MPa)
1 11.43 0.115 99.40
2 47.15 0.065 725.38
3 38.45 0.067 573.89
Dari data-data spesimen diatas diketahui bahwa :
1. Tabel 4.3 dapat ditentukan bahwa rata-rata Tegangan Tarik Maksimum adalah sebesar 6.628 MPa, Regangan Maksimum 0,528 % dan Modulus Elastisitas/Modulus Young sebesar 13.88 MPa.
2. Tabel 4.4 dapat ditentukan bahwa rata-rata Tegangan Tarik Maksimum adalah sebesar 22.95 MPa, Regangan Maksimum 0.083 % dan Modulus Elastisitas/Modulus Young sebesar 243.06 MPa.
3. Tabel 4.5 dapat ditentukan bahwa rata-rata Tegangan Tarik Maksimum adalah sebesar 31.87 MPa, Regangan Maksimum 0,066 % dan Modulus Elastisitas/Modulus Young sebesar 479.68 MPa.
4. Tabel 4.6 dapat ditentukan bahwa rata-rata Tegangan Tarik Maksimum adalah sebesar 29.79 MPa, Regangan Maksimum 0,056 % dan Modulus Elastisitas/Modulus Young sebesar 531.96 MPa.
5. Tabel 4.7 dapat ditentukan bahwa rata-rata Tegangan Tarik Maksimum adalah sebesar 32.34 MPa, Regangan Maksimum 0,082 % dan Modulus Elastisitas/Modulus Young sebesar 466.22 MPa.
4.5 Pengamatan Patahan
Komposit dengan serat tanpa adanya perlakuan NaOH dengan perendaman 4% NaOH menunjukkan adanya serat yang tertarik keluar (fiber pull out) yang menunjukkan rendahnya mechanical bonding antara serat dengan matrik. Akan tetapi dengan dilakukan perlakuan NaOH serat selama 100 menit menunjukkan adanya patahan jenis splitting in multiple area yang menandakan bahwa komposit memiliki kekuatan tarik yang tinggi.
Waktu perendaman 100 menit menunjukkan adanya patahan tunggal. Berdasarkan pengujian tarik yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa perlakuan NaOH serat rambut yang optimum dicapai dengan waktu perendaman kedalam larutan 4% NaOH selama 100 menit.
mendapatkan beban uniaksial pada spesimen material ulet (ductile) dan material getas (brittle).Terlihat fenomena “yielding” pada material ulet, sedangkan pada material getas, kegagalan atau patah terjadi tanpa adanya yielding yang signifikan. Jadi dapat disimpulkan bahwa tingkat kegagalan untuk material ulet akan dibatasi oleh kekuatan yield, dan material getas dibatasi oleh kekuatan ultimate.
Analisis menunjukkan bahwa untuk material ulet, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan geser, sedangkan untuk material getas, kegagalan lebih ditentukan oleh kekuatan tensile.
[image:62.595.131.494.416.632.2]Hal ini mengindikasikan bahwa perlu dikembangkan teori atau kriteria kegagalan yang berbeda antara material ulet dan material getas. Bila kita terus menarik suatu bahan sampai putus, kita akan mendapatkan profil tarikan yang lengkap yang berupa kurva seperti digambarkan pada Gambar 4.6 Kurva ini menunjukkan hubungan antara gaya tarikan dengan perubahan panjang.
Gambar 4.6. Gambaran Singkat Uji Tarik
Hasil pengujian tarik yang dilakukan terhadap spesimen serat rambut ini secara singkat menunjukkan dimana dari material serat rambut dari sumbu regangan
-10 0 10 20 30 40 50 60
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12
T e g a n g a n ( M P a ) Regangan (Sec) Titik Luluh
Tegangan Tarik Maksimum
Titik Putus
yang dimulai dari titik nol sampai 0,03 menunjukkan masih dalam keadaan elastis, kemudian membentuk perilaku plastis, kemudian membentuk dareah deformasi plastis sampai tegangan tarik maksimum sampai mengalami dititik 38 pada sumbu tegangan, kemudian spesimen mengalami titik putus pada titik 49 tegangan.
[image:63.595.149.478.311.524.2]Biasanya yang menjadi fokus perhatian adalah kemampuan maksimum bahan tersebut dalam menahan beban. Kemampuan ini umumnya disebut “Ultimate Tensile Strength” disingkat dengan UTS, dalam bahasa Indonesia disebut tegangan tarik maksimum.
Gambar 4.7. Hasil Patahan Uji Tarik Tanpa Perendaman NaOH Dengan Volume Serat 10%
Rambut
Gambar 4.8. Hasil Patahan Uji Tarik Tanpa Perendaman NaOH Dengan Volume Serat 20%
Gambar 4.10. Hasil Patahan Uji Tarik Dengan Perendaman NaOH Volume Serat 10%
[image:65.595.155.471.347.597.2]Gambar 4.12. Hasil Patahan Uji Tarik Dengan Perendaman NaOH Volume Serat 30%
Rambut memiliki jenis kandug disamping tidak ramah terhadap lingkungan juga memiliki (diameter) yang berlainan tergantung negara dimana mereka tinggal, sehingga ada jenis rambut dengan bentuk kandung rambut bulat (rambut lurus), kandung rambut bulat telur (rambut ikal (gelombang)), dan kandung rambut pipih (rambut keriting). Akan tetapi yang berpengaruh terhadap sifat mekanik adalah diameter serat rambut tersebut. Serat rambut dapat memiliki sifat mekanik yang baik karena struktur penyususun rambut terdiri dari keratin yang membentuk rantai panjang dan teratur menyebabkan rambut bersifat kuat dan fleksibel.
Rambut manusia memiliki beban tarik secara umum adalah (50-100) gram. Sedangkan elastisitas rambut adalah (20-30)% dari panjangnya (untuk rambut kering) sedangkan untuk rambut basah atau kontak dengan air dapat mencapai 50% dari panjangnya, tapi dengan catatan rambut tersebut sehat dan terawat. Sementara rambut yang sudah mengalami kerusakan memiliki ketahanan yang
lebih minim(Muh Amin, 2012).
Keuntungan dari penggunaan serat pilus (rambut manusia) ini adalah
untuk memanfaatkan limbah rambut manusia atau mengurangi limbah potongan
rambut manusia, lebih mudah didapat dari tukang potong rambut, ramah
lingkungan, dan lebih ekonomis.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perlakuan NaOH dengan menggunakan matrik polyester BTQN dengan hardener MEKPO terhadap serat rambut manusia, pembuatan spesimen serta pengujian yang dilakukan terhadap 15 spesimen, saya dapat menyimpulkan sesuai dengan hasil dan data pengujian yang mencakup pembuatan spesimen dan pengujian spesimen dengan melakukan pengujian tarik, maka dapat disimpulkan hasil penilitian
1. Komposit polyester BTQN yang diperkuat dengan serat rambut manusia dengan perlakuan NaOH 4% selama 100 menit memiliki harga tegangan maksimal tarik dan regangan yang tertinggi memiliki harga yaitu sebesar 32.34 MPa dan 0.082%.
2. Komposit polyester yang diperkuat dengan serat rambut manusia dengan perlakuan NaOH 4% selama 0 menit memiliki harga tegangan maksimal tarik dan regangan yang terendah yaitu sebesar 6.628 MPa dan 0.528%. 3. Harga modulus elastisitas komposit serat rambut manusia akan semakin
meningkat dengan meningkatnya waktu perendaman serat rambut manusia.
4. Patahan yang dialami serat rambut manusia tanpa adanya perlakuan NaOH menunjukkan adanya patahan fiber pull out. Sedangkan dengan adanya perlakuan NaOH menjadikan tidak ditemukannya fiber pull out.
5.2 Saran
Saran yang dapat disampaikan dari penulis untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut :
1. Perlu percobaan berulang-ulang dalam melakukan pencampuran antara serat rambut dengan resin Unsaturated polyester 157 BQTN karena perlu adanya keterampilan. Menginngat betapa susahnya mencampur dengan perbandingan volume tertentuantara bahan padat dengan cair.
2. Sebelum bahan komposit dituang kedalam detakan, jangan lupa untuk selalu mengolesi permukaan cetakan yang sudah disiapkan dengan menggunakan grease atau sejenisnya agar mudah dalam melepaskan specimen deri cetakan.
DAFTAR PUSTAKA
Bariqina Endang (2001). Perawatan Dan Penataan Rambut. Edisi Pertama. Agustus 2001. Yogjakarta : Adicita Karya Nusa.
Callister, W.D. Material Science and engineering, An introduction 7, Depatment Of Metallurgical enginering The university of Utah. Callister W.D. (1994). Material science and engineering : An Introduction. New York, University of Michigan.
Muh Amin, Samsudi Raharjo (2012). Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik Bahan Komposit Serat Rambut Manusia. Universitas Muhammadiyah Semarang.
PT Bhrata Niaga Media. Memangkas Rambut. Edisi Pertama (1989), Edisi Kedua 1966. Jakarta.
Soekrisno. Manfaat Rambut sebagai Penguat Bahan Komposit, Forum Teknik Jilid 19. No. 2 Agustus 1995.
Schwartz, M.M. (1984). Composite Material Handbook. Book Company :Mc. Graw Hill
Zainul Astamar Tanisan (1996). Mekanika Teknik(Mechanics Of Materials). Edisi Kedua. Jakarta : Erlangga.
Zahrotul Umamah Ar. (2010). Woww, Kok Bisa Rambutmu Sangat Cantik, Indah Dan Sehat Begitu ..?!. Yogjakarta : In-Books.
https://hnz11.wordpress.com/2009/06/10/warna-rambut-manusia/. 21-03-2015. 01:18 Wib
http://www.apakabardunia.com/2012/10/mengetahui-fakta-soal-rambut-yuk.html. 18-03-2015. 23:44 Wib.
http://deidarma-akatsuki.blogspot.com/2013/11/materi-proses-produksi-komposit.html. 18-03-2015. 23:27 Wib.
http://www.sehatcantiknatural.com/2013/12/struktur.rambut.html.id. 21-03-2015. 01:08 Wib.
http://www.panteneindonesia.co.id/pages/SearchResults.aspx?q=tentang%20r ambut. 19-03-25. 00:06 Wib.
http://www.syoss.co.id/syoss/id/id/home/expert_advice/all_about_hair.html. 19-03-25. 00:018 Wib.
http://pelajaranilmu.blogspot.com/2012/05/anatomi-dan-fisiologi-rambut.html. 19-03-25. 01:18 Wib
https://www.facebook.com/notes/kanari-hime/terbuat-dari-apakah-human-hairrambut-manusia-itu/479329302077401. 21-03-25. 00:06 Wib.
DAFTAR LAMPIRAN
F1 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 10%
F1 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 20%
F1 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 30%
F2 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 20%
F3 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 10%
F3 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 20%
F4 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 10%
F4 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 20%
F5 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 10%
F5 Volume Serat Pilus (Rambut manusia) 20%
Berikut adalah data tentang rambut :
Beban Tarik Secara Umum 50-100 gram
Elastisitas Rambut (Rambut Kering) 20-30% Elastisitas Rambut (Rambut Basah) 50%
Kecepatan Pertumbuhan 0,3 milimeter perhari
Kedalaman Rambut 4 milimeter
Diameter Sehelai Rambut 45 mikron
Jumlah Rambut Yang Gugur Setiap Hari 50 Sampai 100 Helai
Daya Tahan Sehelai Rambut 100 gram
Di Atas Satu Sentimeter Persegi Kulit 200 Helai Rambut
