## PEMANFAATAN PARTIKEL TEMPURUNG KEMIRI SEBAGAI BAHAN PENGUAT PADA KOMPOSIT RESIN POLIESTER

## Harnowo Supriadi
Staf  Pengajar Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Lampung Jln.Prof.Sumantri Brojonegoro No. 1 Gedung H FT Lt. 2 Bandar Lampung Telp. (0721) 3555519, Fax. (0721) 704947 Email: harnowo@unila.ac.id

## Abstract
The  objective  of  the  research  is  to  investigate  the  effect  of  composition  ratio  of  polyester  as matrix  and    Aleurites  moluccana    willd    particles  on    mechanical  properties  (hardness,flexure strength and tensile strength) of composite.
This experimental research  used  Aleurites moluccana willd  particles as reinforced material and  polyester  as  resin.The  instrument  for  the  research  were  universal  testing  machine  (UTM), hardness testing mac hine. This research had been performed by  making variation of  composition ratio of resin and Aleurites moluccana willd  particles (30 % :70%, 40% :60 %, 50 % : 50% and 60% :40%).
The result of this  research show that the maximum hardness of composite was54,1 HRL. The maximum  flexure  strength  was  33,62  N/mm 2 and  the  maximum  tensile  strength  was  16,97  N/mm 2 . The  maximum  value  of  hardness,  flexure  strength  and  tensile  strength  had  been    achieved  on composition ratio 40 % :60 %.
Keywords  :    Aleurites  moluccana  Willd    particles,  Aleurites  moluccana  willd    particles,  polyester resin, hardness, flexural strength, tensile strength .

## PENDAHULUAN

## Latar Belakang
Tempurung  biji  kemiri  memiliki  sifat  keras, cukup  tebal,  dan  berkayu  merupakan  limbah yang  dihasilkan  dari  pengolahan  tanaman kemiri. Pemanfaatan tempurung tersebut sebagai  bahan  bakar  sedangkan  abunya digunakan sebagai pupuk. Pemanfaatan limbah padat  kemiri  dalam  bidang  teknologi  bahan belum  begitu  banyak  dilakukan  khususnya penelitian mengenai pemanfaatan limbah padat kemiri sebagai material penguat komposit.
Variasi komposisi volume matriks dan partikel di  komposit  memberi  pengaruh  pada  sifat mekaniknya,  jika  jumlah  volume  partikel sedikit  maka  komposit  cendrung  bersifat seperti  matriksnya  namun  apabila  volume partikel  terlalu  banyak  maka  sifat  mekaniknya menurun  dikarenakan  kemampuan  matriks untuk  mengikat  partikel  berkurang.  Pada
penelitian  sejenis  mengenai  variasi  komposisi matriks  dan  partikel  pada  komposit  yang diperkuat  partikel  tempurung  kelapa  sawit didapat  komposisi  yang  mempunyai  sifat mekanik terbaik adalah 40 % partikel dan 60 % matriks. Penelitian ini menggunakan tempurung  biji  kemiri  dalam  bentuk  partikel dengan  komposisi  tertentu  sebagai  bahan penguat  komposit.  Diharapkan  hasil  akhir penelitian  ini  dapat  menjadi  material  alternatif yang baru dan bermanfaat.

## Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah: 1) Untuk  mengetahui  pengaruh  komposisi antara  partikel  tempurung  kemiri  sebagai penguat  dan  resin  polyester  sebagai matriks terhadap sifat mekanik komposit.
2) Untuk  mendapatkan  komposisi  terbaik dari  komposit  yang  diperkuat  serbuk tempurung kemiri.

## LANDASAN TEORI

## Tempurung Kemiri
Biji  Kemiri  tergolong  buah  batu  ( stony  seed ) karena  berkulit  keras  menyerupai  tempurung dengan  permukaan  luar  kasar  berlekuk, berwarna  coklat  atau  kehitaman.  Kulit  biji inilah  merupakan  bagian  buah  yang  paling keras.

## Gambar 1 . Struktur Biji Kemiri

## Komposit
Komposit merupakan sejumlah sistem multifasa  sifat  gabungan,  yaitu  gabungan antara  bahan  matriks  atau  pengikat,  dengan pemerkuat.    Kekuatan  dan  sifat  menyeluruh ditingkatkan dengan memasukkan fasa terdispersi ke dalam matriks. Matriksnya dapat berupa keramik, logam atau polimer.
Komposit  dibentuk  dari  dua  atau  lebih  bahan penyusun  yang  berbeda  jenis,  sehingga memiliki  sifat-sifat  yang  berasal  dari  bahan- bahan  penyusun  tersebut.    Bergantung  pada cara penyusunan, komposit juga memiliki sifat- sifat  kombinasi  antara  bahan-bahan  penyusun, dan seringkali lebih baik dibandingkan dengan sifat asal bahan penyusun tersebut (1)
Berdasarkan  fungsi  bahan  penyusun  dalam komposit, maka bahan-bahan tersebut dibedakan  menjadi  dua,  yaitu  bahan  utama sebagai pengikat dan bahan pendukung sebagai penguat.    Bahan  utama  membentuk  matriks dimana bahan penguat ditanamkan didalamnya.  Bahan  penguat  dapat  berbentuk serat,  partikel,  serpihan  atau  bisa  juga  dalam bentuk lain.

## Komposit Partikel
Komposit  partikel  merupakan  komposit  yang mengandung bahan penguat berbantuk partikel atau  serbuk.  Partikel  sebagai  elemen  penguat sangat menentukan sifat mekanik dari komposit  karena  meneruskan  beban  yang didistribusikan  oleh  matrik.  Ukuran,  bentuk, dan material partikel adalah faktor-faktor yang mempengaruhi properti mekanik dari komposit partikel (2) .
Dalam  pembuatan  komposit  partikel  sangat penting  untuk  menghilangkan  unsur  udara  dan air  karena  partikel  yang  berongga  atau  yang memiliki  lubang  udara  kurang  baik  jika digunakan  dalam  campuran  komposit.  Adanya udara  dan  air  pada  sela-sela  partikel  dapat mengurangi kekuatan dan mengurangi ketahanan retak bahan (3) .
Pengaruh  peningkatan  kehalusan  partikel  pada komposit antara lain (4) :
1) Meningkatkan  reaksi  antara  partikel dengan campurannya.
2) Memperkecil diameter pori.
3) Menurunkan nilai porositas.
4) Meningkatkan kerapatan.
5) Meningkatkan kekuatan tekan dan beban lentur.
a                      b                    c                     d
e                      f                      g                    h
Gambar 2.  Rancangan Partikel

## METODE PENELITIAN

## Bahan dan Alat Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  resin  poliester  tak  jenuh  merek
41.3 54.1 51.1 43.4 0 10 20 30 40 50 60 N il a i K e k e r a s a n (H R L) (30%:70%) (40%:60%) (50%:50%) (60%:40%) Komposisi (Partikel:Matriks) (30%:70%) (40%:60%) (50%:50%)
(60%:40%) 26.29 33.62 26.06 22.82 0 5 10 15 20 25 30 35 K e k ua ta n Le nt ur (N /m m ^ 2 )
(30%:70%) (40%:60%) (50%:50%) (60%:40%) Komposisi (Partikel:Matriks) (30%:70%) (40%:60%) (50%:50%)
(60%:40%) 12.04 16.97 14.97 13.03 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 K e k ua ta n Ta r ik ( N /m m ^ 2 )
(30%:70%) (40%:60%) (50%:50%) (60%:40%) Komposisi (Partikel:Matriks) (30%:70%) (40%:60%) (50%:50%)
(60%:40%)
dagang YUKALAC 157  BQTN-EX .  Serbuk tempurung kemiri,  Katalis MEKPO ( Metil Etil Keton  Peroksida, )  Larutan  NaOH  0,1  M,dan Aquades .
Alat-alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah Universal  Testing  Machine (UTM),uji kekerasan  Rockwell,  ayakan  standar  ASTM E11,  untuk  mendapat  ukuran  partikel  <0.15 mm dan .gelas ukur.

## Prosedur Penelitian
Untuk menghilangkan kadar selulosa yang ada dalam  tempurung  kemiri  dilakukan  dengan cara  mencelupkan  tempurung  kemiri  yang telah  dibersihkan  ke  dalam  larutan  NaOH  0,1 M selama 1 jam, kemudian dibersihkan dengan aquades,  lalu  dikeringkan  dalam furnace pada suhu 40 o C selama 6 jam.
Tempurung  tersebut  kemudian  dihancurkan dengan  alu  dan  lumpang  hingga  menjadi partikel  kecil.  Kemudian  dengan  partikel tersebut  dihaluskan  dengan  menggunakan blender .  Untuk  mendapatkan  partikel  dengan ukuran  tertentu  maka  tempurung  yang  telah dihancurkan  kemudian  diayak  menggunakan ayakan/ mesh hingga  diperoleh  ukuran  <  0,15 mm.
Setelah  diperoleh  ukuran  partikel  dengan diameter  <  0,15  mm  maka  tempurung  kemiri tersebut  dicampurkan  dengan resin  polyester dengan menggunakan gelas ukur dan perbandingan  volume  antara  partikel  kemiri dan  resin  polyester  adalah  30  %  :  70  %,  40    : 60 %, 50 % : 50 % dan 60 % : 40 %.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  pengujian  sifat  mekanik  komposit (kekerasan,  bending  dan  tarik)  dapat  dilihat pada gambar 3, 4 dan 5. Komposit  mengalami nilai kekerasan, kekuatan lentur serta kekuatan tarik yang bervariasi tergantung pada komposisi campuran antara partikel kemiri dan resin poliester  sebagaimana  yang  tersaji dalam gambar 3, 4 dan 5.
G ambar 3. Grafik Hubungan Nilai Kekerasan Rata- Rata (HRL)  Dengan Variasi Komposisi Matriks dan Partikel.
Gambar 4 . Grafik Hubungan Antara Kekuatan Lentur (N/mm 2 ) Dengan Variasi Komposisi Partikel dan Matriks.
Gambar 5 . Grafik Hubungan Antara KekuatanTarik (N/mm 2 )  Dengan Variasi Komposisi Partikel dan Matriks.
Dari    gambar  3    dapat  dilihat  pada  komposisi 30%-70%  (partikel-matriks)  nilai  kekerasan adalah  41.3  HRL  dan  mengalami  peningkatan pada  komposisi  40%-60%  menjadi  sebesar 54,1  HRL  namun  pada  komposisi  50%-50% sampai 60%-40% kembali mengalami penurunan  nilai  kekerasan.  Nilai  kekerasan tertinggi  dimiliki  oleh  komposisi  40%-60% yaitu sebesar 54.1 HRL, karena kekuatan pada materialnya  lebih  merata  atau  lebih  homogen, hal  ini  disebabkan  adanya  hubungan  yang saling  mendukung  antara  bahan  penguat  dan matrik  dari  komposit  yang  menyebabkan adanya ikatan yang  kuat.
Pada komposisi 60% : 40 %  dan 50 % : 50 % (partikel:matriks)  angka  kekerasan  belum mencapai  nilai  yang  maksimum  dikarenakan ikatan  antar  partikel    yang  kurang  kuat menyebabkan mudah tergesernya bahan penguat  didalam  matrik  komposit  diakibatkan adanya  gaya  dari  luar  permukaan  komposit (penekanan). Pada komposisi 60% : 40 % nilai kekerasanya  adalah  43.4  HRL  hal  ini disebabkan  kekurangan    komposisi  resin (matrik)  yang  berfungsi  sebagai  pengikat  dari bahan penguat akan  menyebabkan ikatan  yang kurang kuat.  Namun  komposisi  resin (matrik) yang  berlebih  seperti  pada  komposisi  30%- 70%  juga  akan  menurunkan  angka  kekerasan komposit  dikarenakan  adanya  sifat  dari  bahan penyusun  komposit  yaitu resin  polyester yang bersifat elastis .
Pada  gambar  4,  terlihat  bahwa  terdapat perbedaan  kekuatan  lentur  rata-rata  dari komposit  tersebut.    Perbedaan  nilai  tersebut disebabkan  adanya  pengaruh    yang  diberikan oleh  variasi  komposisi  partikel  bahan  penguat komposit  dan  matriks.    Kekuatan  lentur ( flectional  strength )  berbanding  lurus  dengan beban  maksimum.    Kekuatan  lentur  terbesar bernilai 33.62 N/mm 2 pada komposisi 40%:60%  (penguat:matriks)  hal  ini  terjadi karena  ikatan  dan  kerapatan  antara  matrik dengan partikel semakin baik dan seragam atau homogen  sehingga  dapat  lebih  maksimal  daya kontak lekatnya dengan resin, sehingga partikel bahan  penguat  dapat  menahan  beban  (atau meneruskan gaya) yang  diberikan  oleh komposit. Sedangkan pada komposisi 30%:70%  kekuatan  lenturnya  bernilai  26.29
N/mm 2 lebih  baik  dari  komposisi  50%:50%, hal  tersebut  dikarenakan  komposit  dengan komposisi  30%:70%  cendrung  bersifat  seperti matriksnya  resin  poliéster  yang  mempunyai sifat  elastis.  Kekuatan  lentur  terkecil  bernilai 22.82 N/mm 2 pada komposisi 60%:40% hal ini disebabkan  karena  keterbatasan  matriks  yang berupa  poliester  tak  jenuh  untuk  mengikat penguat yang komposisi lebih banyak
dibanding dengan matriksnya. Dengan demikian  variasi  komposisi  partikel  dan matriks dapat meningkatkan kekuatan komposit  terhadap  beban  yang  diberikan  dari luar kekomposit tersebut dan juga meningkatkan  nilai  kelenturan  pada  komposit dengan  penambahan  komposisi resin hingga pada  komposisi  tertentu  dan  akan  turun kembali.
Pada  gambar  5  dapat  dilihat  kekuatan  tarik untuk  komposisi  60%:40%  sebesar  13,03 N/mm 2 dan  mengalami  kenaikan  sebesar  1,94 N/mm 2 pada  komposisi  50%:50%  (14,97 N/mm 2 ),  hal  ini  terjadi  karena  ikatan  partikel dan  matriks  semakin  merata.    Kenaikan kekuatan tarik terus naik hingga mencapai nilai maksimum  pada  komposisi  40%:60%  sebesar 16,97 N/mm 2 pada komposisi ini terjadi ikatan yang  sangat  baik  antara  partikel  dan  matriks. Dan  kembali  mengalami  penurunan  sebesar 4,93  N/mm 2 pada  komposisi  30%:70%,  ini dikarenakan komposit cendrung bersifat seperti matriksnya.
Dapat  dilihat  pada  grafik  kekuatan  tarik komposit resin polyester dan tempurung kemiri bahwa  kekuatan  tarik  akan  terus  meningkat dengan  penambahan  komposisi resin hingga pada  komposisi  tertentu  dan  akan  turun kembali.  Fenomena  ini  dapat  terjadi  oleh karena matriks yang digunakan dalam penelitian  ini  mempunyai  keterbatasan  dalam kemampuan  mengikat  penguat  dalam  hal  ini adalah partikel tempurung kemiri.
Jika  dibandingkan  antara  kelima  variasi komposisi  partikel  tersebut,  maka  komposit dengan komposisi 40%:60% memiliki kekuatan tarik yang besar dan tingkat keuletan yang  lebih  besar.  Hal  ini  disebabkan  karena pada komposit dengan menggunakan komposisi 40%:60% terjadi ikatan yang merata
dan homogen antara penguat dan matriks.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  analisa  dan  pembahasan  yang dilakukan  terhadap  penelitian  komposit  yang menggunakan  matriks  berupa  poliester  tak jenuh  dan  menggunakan  penguat  berupa partikel tempurung kemiri, maka dapat diambil beberapa simpulan sebagai berikut:
1) Nilai  kekuatan  tarik  spesimen  uji  yang terendah terdapat pada
komposisi spesimen
uji 30%
:
70% (penguat:matriks),  yaitu  sebesar  12.04 N/mm 2 .  Sedangkan  nilai  kekuatan  tarik spesimen  uji  yang  tertinggi  terdapat  pada komposisi  spesimen  uji  40%  :  60%,  yaitu sebesar 16,97 N/mm 2 .
2) Nilai  kekuatan  lentur  spesimen  uji  yang terendah terdapat pada komposisi spesimen  uji  60%  :  40%,  yaitu  sebesar 22,82  N/mm 2 .  Sedangkan  nilai  kekuatan lentur spesimen uji yang tertinggi terdapat pada  komposisi  spesimen  uji  40%  :  60%, yaitu sebesar 33,62 N/mm 2 .
3) Nilai  kekerasan  terendah  terjadi  pada komposisi  30%  :  70%  dengan  nilai kekerasan  komposit  adalah  41.3  HRL. Sedangkan    nilai  kekerasan  yang  tertinggi terdapat pada komposisi spesimen uji 40% : 60%, yaitu sebesar 54,1 HRL.
4) Komposisi  40%  :  60% merupakan
komposisi
yang
terbaik karena menghasilkan  nilai  kekerasan,  kekuatan tarik  dan  kekuatan  lentur  yang  paling besar dibandingkan komposisi yang lain.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Gürdal, Zafer . 1999. Design and optimization  of  laminated  composite materials .  John  Wiley  &  Sons.  Inc: Canada
[2] Antonia,  Y.T .  2004. “ Komposit  Laminat Bambu  serat  Woven  sebagai  Bahan Alternatif  Fiber  Glass  Pada  kulit” . ITS  : Surabaya [3] Surdia ,  dkk  1992. “Pengetahuan  Bahan Teknik” . Cet 2. Pradnya Paramita: Jakarta.
[4] Triwulan,  IGP  Raka,  dan  Pujo  Adji .
Jurusan  teknik  sipil,  institut  teknologi sepuluh  november.  “pengaruh  kehalusan abu  terbang  pada  durabilitas  beton bertulang  dengan  metode  Galvan  ostatis. 2006