Pengaruh filler serbuk basalt dan serat rotan tersusun bi-directional terhadap sifat mekanik komposit resin poliester
Mugi Rahayu 1 , Tumpal Ojahan Rajagukguk 1 , Slamet Sumardi 2 , Yusup Hendronursito 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Malahayati Jl. Pramuka No.27, Kemiling Permai, Kec. Kemiling, Kota Bandar Lampung, Lampung 35152
2 Badan Riset dan Inovasi Nasional Jalan Ir. Sutami Km.15, Tanjung Bintang, Sindang Sari, Lampung Selatan, Kabupaten Lampung Selatan, Lampung 35361 Email korespondensi: mugirahayu789@gmail.com

## Abstrak
Komposit terus dikembangkan dengan memanfaatkan material lokal untuk memperoleh keunggulan mekanis. Provinsi Lampung kaya akan mineral dan bahan alam seperti basalt dan rotan yang dapat digunakan sebagai bahan  pengisi  dan  penguat.  Kajian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  serbuk  basalt  dan  serat  rotan terhadap sifat mekanik resin komposit Polyester SHCP 2668, dimulai dengan penghancuran basalt menggunakan ballmill,  diikuti  dengan  pengayakan.  Rotan  dipotong  dan  dibentuk  menjadi  serat  dengan  ukuran  2  mm  dan direndam dalam NaOH 5% kemudian dibilas hingga bersih. Serat kering kemudian ditenun tegak lurus satu sama lain. Variasi persentase basalt yakni 2, 7, dan 12% berat dengan ukuran mesh 100, 200, dan 325. Pembuatan komposit dengan metode hand lay up dan pemadatan menggunakan tekanan 3 ton. Produk tersebut kemudian dianalisis,  uji  tarik  berdasarkan  ASTM  D638-3  dan  tekuk  3  titik  berdasarkan  ASTM  D790  dan  dianalisis menggunakan  analisis  ragam  untuk  mengetahui  pengaruh  parameter  pengisi  serbuk  basalt.  Hasil  kajian menunjukkan  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  persentase  basalt  dengan  kontribusi  sebesar  79%  dan  serat rotan  sebesar  8%  pada  tegangan  tarik.  Demikian  juga  tegangan  lentur  dipengaruhi  secara  nyata  dengan persentase basalt sebesar 67%, serat rotan memberikan kontribusi sebesar 19,5%. Parameter ukuran serbuk filler tidak  berpengaruh  signifikan.  Berdasarkan  hasil  kajian  ini  dapat  dijadikan  sebagai  acuan  pengembangan pemanfaatan serat basalt dan rotan pada material komposit.
Kata kunci : komposit, serat rotan, basalt, poliester, sifat mekanik, analisis ragam.

## Abstract
Composites continue to be developed by utilizing local materials to obtain mechanical advantages. Lampung Province is  rich in minerals  and natural materials  such as basalt and rattan which  can  be used as filler and reinforcement..  This  study  aimed  to  determine  the  effect  of  basalt  powder  and  rattan  fibers  on  mechanical properties of composite resin is Polyester SHCP 2668. The study begins with basalt comminution using ballmill followedby sieving. Rattan was cut and formed into fibers with a size of 2 mm and soaked in 5% NaOH then rinsed clean. The dried fibers are then woven perpendicular to each other. Basalt percentage variation of 2, 7, and 12 wt% withsizes mesh 100, 200, and 325. Composite manufacture by method hand lay up and compaction using 3 tons pressure. The product was then analyzed. Tensile test based on ASTM D638-3 and 3 point bending based on ASTM D790 and analyzed the analysis of variance to determine the effect of basalt powder filler parameters.. The results showed a significant influence on the percentage of basalt with a contribution of 79% and rattan fiber by 8% on the tensile stress. Likewise, thestress bending is significantly affected by the basalt percentage of 67%, rattan fiber contributes 19.5%. The size parameter filler powder has no significant effect. Based on the results of this study, it can be used as a reference for the development of the utilization of basalt and rattan fiber in composite materials.
Keywords: composite, rattan fiber, polyester, mechanical properties, analysis of variance.

## 1. Pendahuluan
Komposit terus dikembangkan seiring dengan kajian dan  kebutuhan  akan  material  ringan  namun  kuat, ramah lingkungan,  tahan korosi, serta mudah dalam manufaktur  [2].  Isu  mengenai  limbah non organik serat  sintetis  telah  mendorong  perubahan  tren teknologi  komposit  serat  alam.  Keuntungan penggunaan  serat  alam  pada  komposit  antara  lain ringan,  tahan  korosi,  dan  harga  produksi  yang  lebih murah  [3]. Penggunaan  serat  alam  dapat  menjadi alternatif  serat  sintetis  dengan  mempertimbangkan
ketersediaan  bahan  baku  yang  berlimpah  dan pengolahan  yang  relatif  mudah.  Lampung  Barat memiliki potensi rotan sebagai hasil hutan bukan kayu [14].  Saat  ini  rotan  hanya  dimanfaatkan  sebagai komoditas  ekspor  maupun  diolah  menjadi  kerajinan dan  industri  mebel.  Pada  kajian  terdahulu  telah dilakukan  pembuatan  komposit  dari  serat  rotan dengan matrik polimer [1],[8],[11]. Ikatan antar muka antara  serat  dengan  matriks  sering  mempengaruhi kekuatan dari komposit yang dibentuk. Arah dan letak serat  berpengaruh  terhadap  kekuatan  mekanik  yang
dihasilkan.  Berdasarkan  penempatannya,  serat dapat disusun  secara bi-directional ( woven ),  dimaksudkan agar  komposit  tidak  mudah  terpengaruh  pemisahan antar lapisan, karena susunan seratnya juga mengikat antar  lapisan.  Namun  demikian,  kekurangan  dari komposit matriks polimer dengan penguat serat masih terjadi ketika menerima beban tekan. Hal ini karena mekanisme perpatahan plastis ( plastic microbuckling ) yang  disebabkan  ketidak  lurusan  serat  [16].  Untuk mengatasi kelemahan-kelemahan komposit berpenguat  serat  maka  dapat  dilakukan  dengan memadukan filler pengisi  berupa  partikel  sebagai reinforcement .  Komposit  dengan  menggunakan  dua reinforcement atau  lebih  ini  sering  disebut  sebagai komposit hibrid. Beberapa kajian terdahulu mengenai penggunaan  partikel basalt telah  dilakukan  [4]. Partikel basalt sebagai  pengisi  komposit  telah menunjukkan  kontribusi  signifikan  hingga  70% terhadap sifat mekanik komposit matriks aluminium [4]. Basalt banyak  dijumpai  di  daerah  Lampung Timur,  namun  belum  banyak  dimanfaatkan  sebagai material  maju [7].  Kajian  in  bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  penggunaan  material  lokal Lampung berupa partikel basalt dan serat rotan pada komposit polyester .  Diharapkan  dapat  menjadi alternatif  pada  penguat  material  komposit  ramah lingkungan.

## 2. Metode
Rotan yang digunakan dalam kajian ini menggunakan serat rotan yang diperoleh dari Lampung Barat. Jenis rotan yang digunakan pada kajian ini merupakan jenis rotan  lilin  atau Calamus  Javensis .  Rotan  dilakukan pengecilan ukuran hingga berbentuk serat diameter 2 mm.  Serat  kemudian  direndam  selama  1  jam menggunakan 5% NaOH pada air mendidih. Hal ini dilakukan dengan maksud meningkatkan kompatibilitas serat rotan [15]. Serat kemudian dibilas dan  dijemur  hingga  kering.  Serat  yang  telah  kering dilakukan  penimbangan  kemudian  dianyam  saling tegak  lurus  ( bi-directional/  woven ).  Gambar  1 menunjukkan serat rotan yang telah dianyam.
Gambar 1. Anyaman serat rotan.
Batuan basalt yang diperoleh dari daerah Sukadana, Lampung  Timur,  dilakukan  pengecilan  ukuran menggunakan jaw  crusher dan  dilanjutkan  dengan mesin ball  mill .  Pengayakan  serbuk  batuan basalt menggunakan ayakan ASTM lolos 100, 200, dan 325 mesh .  Perhitungan  fraksi  massa  serbuk basalt tiap mesh sebesar 2%, 7% dan 12%.
Resin polyester yang  digunakan  sebagai  matriks komposit  tipe  SHCP  2668  memiliki  sifat  mekanik sepeti pada Tabel 1. Penambahan hardener sebanyak 2% dilakukan pada saat proses pengadukan.
Tabel  1. Sifat  mekanik  resin  SHCP  2668  CM-M  (FRP Services & Company).
Properties Result Test Method Barcol Hardenss 48 BHC ASTM D2583-67 Heat Distortion Temperature 67,3 o C ASTM D648- 72 Elongation at Break 3,2% ASTM D638- 72 Specific Gravity of Liquid Resin at 25 o C 1,13kg/liter ASTM D1475
Volume Shrinkage on Cure 9,0% Specific Gravity Flexural Strength 8,4 kgf/mm 2 ASTM D790 Tensile Strength 3 kgf/mm 2 ASTM D638 Impact Strength 3,9 kgf-cm/cm ASTM D256
Komposisi  setiap  sampel  ditunjukkan  pada  Tabel  2 berikut.
Tabel 2. Parameter sampel komposit yang dibuat.
No. Sampel Berat Basalt (%) Ukuran Basalt (mesh) Berat Serat Rotan (%) 1 2 100 10 2 2 200 10 3 2 325 10 4 7 100 10 5 7 200 10 6 7 325 10 7 12 100 10 8 12 200 10 9 12 325 10
Pencetakan komposit dengan metode hand lay up dan dipadatkan  menggunakan  mesin hydroulic press dengan tekanan 3 ton selama 15 menit agar diperoleh ukuran dan kepadatan yang sama di setiap titik. Papan komposit kemudian dibiarkan pada suhu ruang selama 2-3 hari. Selanjutnya pengeringan menggunakan oven pada suhu 60 o C selama 3 jam.
Pembentukan spesimen uji berdasarkan ASTM D638- 3 untuk uji tarik dan standar ASTM D790-02 untuk uji three  point  bending .  Pengujian  tarik  dan  tekan dilakukan  menggunakan  alat  Universal  Testing Machine HT 2404 kapasitas 100 kN.
Hubungan  antara  beban  tarik  dengan  tegangan  tarik ditunjukkan oleh Persamaan 1 berikut [13].
𝛔 = 𝐏 𝐀 𝟎 (1)
dengan σ adalah tegangan tarik (kgf/mm 2 ), P adalah beban  tarik  (kgf),  dan A 0 adalah  luas  penampang benda  uji.  Sedangkan  regangan  diperoleh  dari Persamaan 2 berikut.
𝛆 = ∆𝐋 𝐋 𝟎 (2)
dengan ɛ adalah  regangan  (mm  atau  %), ∆𝐿 adalah pertambahan panjang (mm), 𝐿 adalah panjang awal (mm). Tegangan bending diperoleh dari pengujian 3 point bending , diperoleh dari Persamaan 3 berikut [6].
𝛔 𝐟 = 𝟑𝐏𝐋 𝟐𝐛𝐝 𝟐 (3)
dengan 𝜎 adalah  tegangan bending (kgf/mm 2 ), P adalah  beban  tekan  (kgf), L adalah  jarak  tumpuan (mm), b adalah  lebar  benda uji  (mm),  dan d adalah tebal benda uji (mm).

## 3. Hasil dan Pembahasan
Bentuk  spesimen  uji  yang  telah  dibuat  ditunjukkan pada Gambar 2 berikut.
(a) (b)
Gambar 2. Spesimen uji (a) uji tarik ASTM D638-03, dan (b) uji 3 point bending ASTM D790-02.
Pengujian  tarik  dilakukan  mengikuti  standar  ASTM D638-3.  Diagram  tegangan-regangan  hasil  uji  tarik ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Tegangan-regangan hasil uji tarik.
Tegangan tarik tertinggi yang diterima oleh spesimen papan  komposit  adalah  sebesar  1,50  kgf/mm 2 yang diterima  oleh  spesimen  9.  Spesimen  9  merupakan papan komposit yang dibuat dengan persentase filler basalt 12%  dengan  ukuran mesh 325.  Sedangkan tegangan  tarik  terkecil  yang  mampu  diterima  oleh spesimen  papan  komposit  adalah  sebesar  0,64 kgf/mm 2 yang diterima oleh spesimen 1. Spesimen 1 merupakan  papan  komposit  yang  dibuat  dengan persentase basalt 2% dengan ukuran mesh 100.
Bahan  pengisi  memberikan  pengaruh  terhadap kekuatan  komposit.  Ikatan  interfasa  antara  partikel pengisi dan resin harus mampu berikatan secara baik. Apabila  dilihat  pada  ukuran mesh  filler basalt yang digunakan, dapat dilihat bahwa semakin kecil ukuran butir  maka  tegangan  tarik  akan  semakin  tinggi. Tegangan  tarik  tertinggi  pada  kelompok  spesimen yang  menggunakan mesh 100  diperoleh  0,93 kgf/mm 2 ,  pada  kelompok mesh 200  diperoleh  1,39 kgf/mm 2 ,  sedangkan  pada  kelompok mesh 325 diperoleh 1,50 kgf/mm 2 .
Tegangan  luluh  dari  material  komposit  ditentukan menggunakan metode offset 0,2%. Hal ini dilakukan ketika grafik tidak menunjukkan daerah plastis-elastis secara  jelas.  Tegangan  luluh  atau yield  strength menunjukkan  tegangan  luluh tertinggi  diterima oleh sampel komposit dengan penggunaan basalt sebanyak 12% dan menggunakan ukuran mesh 325.
Ukuran  partikel  yang  lebih  kecil  menunjukkan  nilai kekuatan tarik yang lebih tinggi [12]. Ukuran partikel yang  kecil  mampu  berikatan  dengan  kuat  antara partikel dengan matriks resin, sehingga menyebabkan kekuatan  yang  semakin  tinggi  [9].  Ukuran  partikel yang besar akan memberikan ruang (porositas) yang besar pula dan diperbesar ketika resin sebagai matriks menerima  beban  pada  saat  proses  penarikan  yang menyebabkan  jarak  rekat  antara  matriks  dengan partikel juga semakin lebar. Jarak rekat partikel yang lebar  ini  berakibat  terhadap  kekuatan  tarik  yang semakin  kecil.  Semakin  rapat  dan  padat  maka komposit akan memiliki ikatan partikel yang semakin
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 1 2 3 T eg an ga n T ar ik ( kg f/ m m 2) Regangan (%) Spesimen 1 Spesimen 2 Spesimen 3
Spesimen 4 Spesimen 5 Spesimen 6 Spesimen 7
Spesimen 8 Spesimen 9
rapat  sehingga  menghasilkan  ikatan  mekanik  yang baik [10].
Hasil  uji 3  point  bending ditunjukkan  pada  Tabel  3 berikut.
Tabel 3. Hasil perhitungan tegangan bending.
Tegangan bending terbesar  yang  mampu  diterima oleh  papan  komposit  adalah  sebesar  5,07  kg/mm 2 . Tegangan bending terbesar ini diterima oleh spesimen 3.  Spesimen  ini  merupakan  papan  komposit  yang dibuat  dengan  12% berat basalt dengan  ukuran  100 mesh . Sedangkan tegangan bending terendah sebesar 2,11  kg/mm 2 .  Tegangan  terendah  ini  diterima  oleh spesimen 1 yang dibuat dengan persentase 2% dengan ukuran mesh 100.  Ukuran  butir basalt yang  sama dengan tegangan terbesar.
Anova dilakukan  dengan  menginput  data  pada worksheet  Minitab17. Input  data  untuk  dianalisis Anova . Anova untuk tegangan tarik ditunjukkan pada Tabel 4 berikut.
Tabel 4. Hasil anova untuk tegangan tarik.
Kontribusi  tertinggi  dari  kedua  parameter  adalah 79,83%  yang  diperoleh  dari  parameter  persentase berat  penggunaan basalt .  Menunjukkan  bahwa parameter  persentase  penggunaan basalt ini memberikan  kontribusi  yang  paling  dominan dibandingkan dengan parameter lainnya. Error yang dihasilkan  dari anova sebesar  8,36%,  menunjukkan bahwa terdapat parameter bebas di luar persentase dan ukuran ( mesh ) serbuk basalt terhadap tegangan tarik.
P-value yang  menunjukkan  tingkat  signifikan  dari parameter  persentase  dan  ukuran  ( mesh ) basalt sebesar 0,009 dan 0,172. Tingkat signifikan pengaruh parameter  terbaik  merupakan P-value dengan  nilai kurang  dari  5%  atau  0,05.  Dari  data  tersebut parameter persentase memiliki P-value sebesar 0,009 atau lebih kecil dari 0,05. Dengan demikian parameter persentase  penggunaan basalt memiliki  tingkat signifikan yang tertinggi dibandingkan dengan ukuran ( mesh ) basalt .
Hasil anova untuk  tegangan bending ditunjukkan pada Tabel 5 berikut.
Tabel 5. Hasil anova untuk tegangan bending.
Kontribusi  tertinggi  dari  kedua  parameter  adalah 67,10%  yang  diperoleh  dari  parameter  persentase berat  penggunaan basalt .  Menunjukkan  bahwa parameter  persentase  penggunaan basalt ini memberikan  kontribusi  yang  paling  dominan dibandingkan  dengan  parameter  lainnya.  Kontribusi ukuran  ( mesh ) basalt sebesar  13,45%. Error yang dihasilkan  dari anova sebesar  19,45% menunjukkan bahwa terdapat parameter bebas di luar persentase dan ukuran ( mesh ) serbuk basalt terhadap tegangan tarik.
P-value yang  menunjukkan  tinkat  signifikan  dari parameter  persentase  dan  ukuran  ( mesh ) basalt sebesar 0,05 dan 0,345. Tingkat signifikan pengaruh parameter  terbaik  merupakan P-value dengan  nilai kurang  dari  5%  atau  0,05.  Dari  data  tersebut parameter  persentase  memiliki  P-value  sebesar  0,05 atau memilki nilai yang sama dengan batas signifikan suatu variabel α =5%. Kedua variabel persentase dan ukuran  kurang  memberikan  kontribusi  yang signifikan  terhadap  tegangan bending .  Namun demikian,  parameter  persentase  penggunaan basalt memiliki tingkat signifikan yang tertinggi dibandingkan dengan ukuran ( mesh ) basalt .

## 4. Kesimpulan
Persentase penggunaan basalt pada komposit matriks resin polyester  SHCP  2668 berpengaruh  secara signifikan  terhadap  tegangan  tarik  dibandingkan parameter  ukuran  butir.  Serat  rotan  dengan  arah bi- directional memberikan  kontribusi  sebesar  8% terhadap  kuat  tarik.  Demikian  juga  pada  tegangan bending ,  persentase basalt memberikan  pengaruh signifikan  dibandingkan  ukuran  butir basalt .  Pada tegangan bending , parameter serat rotan dengan letak bi-directional memiliki  pengaruh  lebih  tinggi dibandingkan pada saat pengujian tarik yaitu sebesar 19,5%.
Berdasarkan hasil kajian ini, dapat digunakan sebagai acuan  pengembangan  pemanfaatan basalt dan  serat rotan pada material komposit.

## Ucapan Terima Kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas  Malahayati  yang  telah  memberikan kesempatan  untuk  melakukan  kajian.  Selain  itu, diucapkan terimakasih kepada Laboratorium Pengujian Tarik BRIN Tanjung Bintang.

## Daftar Pustaka
[1] Bambang,  A.,  Yovial,  M.,  dan  Wenny,  M. (2021). Optimasi Sifat Mekanik Komposit Serat Rotan  dan  Polyester  dengan  Metoda  Taguchi. Doctoral dissertation, Universitas Bung Hatta.
[2] Banowati,  L.,  Hartopo,  H.,  Octariyus,  G.,  dan Suprihanto,  J.  (2021).  Analisis  Perbandingan Kekuatan  Komposit  Rami/  Epoksi  dan  Hibrid Rami  E-glass/  E-poksi.  Jurnal  Industri  Elektro dan Penerbangan, 10(1).
[3] Hariyanto,  A.  (2007).  Peningkatan  ketahanan bending  komposit  hibrid  sandwich  serat  kenaf dan serat gelas bermatrik polyester dengan core kayu sengon laut.
[4] Hendronursito, Y., Agustam, C., Rajagukguk, T. O., Birawidha, D. C., Amin, M., dan Al Muttaqii, M. (2020). Optimasi Perlakuan Panas dan Proses Stir Casting Komposit Al- Basalt terhadap Sifat Mekanik Menggunakan Metoda Taguchi. Jurnal Teknologi Bahan dan Barang Teknik, 10(2), 66- 73.
[5] Hendronursito, Y., Rajagukguk, T. O., Safii, R. N.,  Sofii,  A.,  Isnugroho,  K.,  Birawidha,  D.  C., Amin, M., and Al Muttaqii, M. (2020, March). Analysis  of  aluminium basalt particulate composite using stirring casting method through taguchi  method  approach.  In  IOP  Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 807, No. 1, p. 012003). IOP Publishing.
[6] Ikhsan, D., Rasid, M., dan Indra, H. B. (2021). Analisis  Kekuatan  Papan  Partikel  Dari  Serat Ampas  Tebu  Dengan  Penambahan  Resin Polyester  Untuk  Pembuatan  Papan  Skateboard. Machinery: Jurnal Teknologi Terapan, 2(1), 52- 57.
[7] Isnugroho,  K.,  Hendronursito,  Y.,  and Birawidha,  D.  C.  (2018).  Characterization  and utilization  potential  of basalt rock  from  East- Lampung  district.  In  IOP  Conference  Series: Materials  Science  and  Engineering.  Vol.  285, No. 1, p. 012014.
[8] Jokosisworo,  S.  (2009).  Pengaruh  penggunaan serat kulit rotan sebagai penguat pada komposit polimer  dengan  matriks  Polyester  Yukalac  157 Terhadap  Kekuatan  Tarik  dan  Tekuk.  Teknik,
30(3), 191-196.
[9] Najamudin, N. (2017). Pengaruh Ukuran Partikel Terhadap  Sifat  Mekanik  Komposit  Dengan Matrik Resin Epoxy. Kajian Mandiri Universitas Bandar Lampung.
[10] Primaningtyas,  W.  E.,  Sakura,  R.  R.,  Biqi,  A., dan  Handoyo,  C.  (2019).  Sintesis  Komposit Kampas  Rem  Bebas  Asbes  Berpenguat  Serbuk Kulit  Singkong.  REM  (Rekayasa  Energi
Manufaktur) Jurnal, 3(2), 91-95.
[11] Sulaiman, M., dan Rahmat, M. H. (2018). Kajian potensi  pengembangan  material  komposit polimer  dengan  serat  alam  untuk  produk otomotif.  In  Seminar  Nasional  Teknik  Mesin
(SISTEM).  Jember:  Teknik  Mesin  Universitas Jember.
[12] Turmanova,  S.,  Genieva,  S.,  dan  Vlaev,  L. (2012).  Obtaining  some  polymer  composites filled with rice husks ash-a review. International Journal of Chemistry, 4(4), 62.
[13] Wibisono, R. R. (2015). Analisa Pengujian Tarik Pipa  Komposit  Serat  Batang  Pisang  Bermatrik Polyester  Bqtn 157  Dengan Sudut Serat 65/-65 Pada  Variasi  Temperatur  Ruang  Uji  (Doctoral dissertation, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
[14] Winarno, G. D., Harianto, S. P., Masruri, N. W., &  Bintoro,  A.  (2019).  Buku  Ajar  Pengelolaan Hasil  Hutan  Kayu  Andalan  Lampung.  Graha ilmu
[15] Witono,  K.,  Irawan,  Y.  S.,  Soenoko,  R.,  dan Suryanto, H. (2014). Pengaruh perlakuan alkali (NaOH) terhadap  morfologi dan kekuatan tarik serat mendong. Rekayasa Mesin, 4(3), 227-234.
[16] Yuwono,  A.  H.  (2001).  Studi  Karakteristik Kegagalan  Tekan  Komposit  Serat  Bermatriks Polimer yang Diekspos Dalam Lingkungan Air Laut.