## Studi eksperimen pemanfaatan limbah aluminium dan limbah kaca untuk pembuatan material komposit
Juriah Mulyanti 1 , Syahril Machmud 1 , Sukamto 1 , Daniel Afrizal 1
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Janabadra Jl. Tentara Rakyat Mataram 55-57, D.I. Yogyakarta 55231 Email korespondensi: jm.yanti@janabadra.ac.id

## Abstrak
Kajian  ini  merupakan  studi  eksperimen  dalam  pembuatan material  komposit  dengan  penguat  serbuk  kaca dari  limbah  rumah  tangga  dan  serbuk  aluminium  dari  limbah  industri.  Dari  kajian  ini  akan  diperoleh karakteristik material komposit dengan variasi komposisi serbuk kaca dan serbuk aluminium sebagai penguat. Kajian ini dianggap perlu dilakukakan untuk mencari bahan komposit yang bukan saja unggul dalam sifat-sifat mekanik, tetapi juga optimal dalam aplikasinya serta memanfaatkan material limbah dalam jumlah cukup besar yang  memerlukan  pengelolaan  tepat  agar  tidak  menimbulkan  masalah.  Pembuatan  material  komposit  ini menggunakan bahan serbuk kaca, serbuk aluminium dan resin epoksi dengan komposisi perbandingan volume 50%  serbuk  kaca-20%  serbuk  aluminium-30%  resin,  40%serbuk  kaca-30%  serbuk aluminium-30%  resin,  dan 35%  serbuk  kaca-35%  serbuk  aluminium-30%  resin.  Proses  pembuatan  material  komposit  ini  menggunakan metode  hot  press  dengan  tekanan  gaya  vertikal  4,5  kg  pada  suhu  80 o C  selama  60  menit.  Karakterisasi  yang dilakukan  meliputi  kekerasan  dan  laju  keausan  masing-masing  komposisi  material.  Dari  hasil  pengujian diketahui  bahwa  karakteristik  terbaik  dengan  laju  keausan  terendah  dan  kekerasan  yang  tertinggi,  diperoleh pada  komposisi  35%  serbuk  kaca-35%  serbuk  aluminium-30%  resin,  dengan  nilai  laju  keausan  7,73  x  10 -6 gr/mm 2 .detik dan kekerasan 49,3 HRB.
Kata kunci : serbuk kaca, serbuk aluminium, komposit, kekerasan, laju keausan.

## Abstract
This  study  is  an  experimental  study  in  the  manufacture  of  composite  materials  with  glass  powder reinforcement  from  household  waste  and  aluminum  powder  from  industrial  waste.  From  this  study,  the characteristics of composite materials with variations in the composition of glass powder and aluminum powder will be obtained as reinforcement. This study is considered necessary to look for composite materials that are not only superior in mechanical properties, but are also optimal in their application and utilize waste materials in large enough quantities that require proper management so as not to cause problems. The manufacture of this composite  material  uses  glass  powder,  aluminum  powder  and  epoxy  resin  with  a  volume  ratio  of  50%  glass powder-20%  aluminum  powder-30%  resin,  40%  glass  powder-30%  aluminum  powder-30%  resin,  and  35% powder  glass-35%  aluminum  powder-30%  resin.  The  process  of  making  this  composite  material  uses  the  hot press  method  with  a  vertical  force  pressure  of  4.5  kg  at  a  temperature  of  80 o C  for  60  minutes.  The characterization carried out includes the hardness and wear rate of each material composition. From the test results, it is known that the best characteristics with the lowest wear rate and the highest hardness are obtained at  the  composition  of  35%  glass  powder-35%  aluminum  powder-30%  resin,  with  a  wear  rate  of  7.73  x  10 -6 gr/mm 2 .second and hardness 49.3 HRB.
Keywords: glass powder, aluminium powder, composite, hardness, wear rate.

## 1. Pendahuluan
Pemakaian material kaca untuk kebutuhan bangunan maupun  rumah  tangga  yang  semakin  diminati, menyebabkan semakin banyaknya limbah kaca yang tersebar  di  mana-mana.  Sampah  atau  limbah  kaca tergolong  berbahaya  bila  dibuang  di  sembarang tempat.  Sampah  kaca  juga  sangat  sulit  terurai  di dalam  tanah,  dibutuhkan  waktu  hingga  1  juta  tahun agar  dapat  terurai  sepenuhnya  dan  jika  tidak dimanfaatkan  akan  mencemari  lingkungan  [1]. Sementara  ini,  pemanfaatan  limbah  kaca  masih terbatas pada mendaur ulang untuk dijadikan benda- benda  kerajinan.  Kerajinan  dari  limbah  kaca  ini
dapat  dijadikan  memperindah  ruangan  rumah, kantor,  kafe,  atau  tempat  lainnya.  Sedangkan  untuk limbah  serbuk  kaca  yang  belum  dimanfaatkan  oleh para  pengrajin,  pada  kajian  ini  akan  dimanfaatkan sebagai bahan pengisi pada material komposit. Kaca yang  didominasi  oleh  bahan  penyusun  silika  (SiO 2 ) memiliki  sifat  unggul  berupa  titik  lebur  yang  tinggi dan  sifat  mekanik  yang  sangat  kuat,  menjadikan limbah  dari  kaca  tersebut  memiliki  potensi  dan dipandang  strategis  sebagai  bahan  dasar  komposit yang kuat [2].
Logam aluminium (Al) merupakan logam monolitik, bila  ditinjau  dari  sifat  mekanisnya  memiliki  nilai
kekerasan  yang  rendah.  Hasil  kajian  pada bushing dengan  proses hot  press metalurgi  serbuk  diperoleh bahwa  kekerasan  meningkat  dan  laju  keausan menurun  dengan  meningkatnya  suhu hot  pressing [3],[9].  Sebagai  logam  monolitik,  Al  memiliki beberapa kelemahan, terutama pada sifat mekanisnya.  Akan  tetapi,  logam  Al  memiliki beberapa  kelebihan,  yaitu  memiliki  bobot  yang ringan,  tahan  terhadap  korosi  dan  juga  mudah dibentuk.  Untuk  meningkatkan  sifat  mekanik aluminium  dilakukan  penambahan  unsur  penguat ( reinforcement ).  Unsur  penguat  yang  digunakan haruslah  material  yang  keras,  misalnya  adalah keramik,  dan  material  keramik  yang  paling  keras adalah  SiC.  Variasi  komposisi  bahan  memiliki pengaruh  yang  berbanding  terbalik  terhadap  nilai kekerasan dan kekuatan tekan komposit jika ditinjau dari  persen  penambahan  serbuk  kaca,  selain  itu variasi tersebut juga berpengaruh signifikan terhadap nilai kekerasan dan kekuatan tekan komposit [4].
Komposit  dengan  penguat  serbuk  aluminium  sudah banyak  diteliti,  kajian  eksperimen  ini  akan  melihat pengaruh  komposisi  serbuk  aluminium  dan  serbuk kaca sebagai penguat material komposit. Pada kajian terhadap  perubahan  cuaca  diperoleh  hasil  bahwa penambahan  volume  filler  serbuk  kaca  akan meningkatkan  ketahanan  terhadap  pemaparan  cuaca [5].  Kajian  ini  dianggap  perlu  dilakukan  untuk mencari  bahan  komposit  yang  bukan  saja  unggul dalam sifat-sifat mekanik, tetapi juga optimal dalam aplikasinya  serta  memanfaatkan  material  limbah dalam  jumlah  cukup  besar  yang  memerlukan pengelolaan tepat, agar tidak menimbulkan masalah. Material  dibuat  dengan  sifat-sifat  yang  disesuaikan kebutuhan  seperti carbon  fiber yang  banyak digunakan  pada  pesawat,  maka  berkembang  pula penggunaan  keramik  sebagai  bahan  komposit  dan disebut non-conventional composites [6]. Pada kajian material komposit untuk kampas rem diperoleh hasil bahwa  semakin  kecil  ukuran  partikel  serbuk  kaca meningkatkan  nilai  kekerasan  kampas  rem  dan menurunkan  nilai  keausannya  [7].  Pengaruh komposisi  massa  serbuk  kaca  pada  saat  pembuatan
komposit akan mempengaruhi kekuatan bending dan impact .  Hasil  pengujian  pada kekuatan bending dan impact menunjukkan  kekuatan  komposit  dengan komposisi  massa  resin  epoksi  :  serbuk  kaca  sebesar 80  :  20  lebih  kecil  dibanding  matriks  penyusunnya [8].

## 2. Metode
Kajian  ini  bertujuan  untuk  membuat  material komposit  dari  bahan  serbuk  aluminium  dan  serbuk kaca  dengan  matriks  resin  epoksi  guna  membentuk bahan  material  yang  dapat  diujicobakan  sebagai kampas  rem  pada  kendaraan  bermotor,  proses pembuatannya  menggunakan  metode press yaitu proses pembuatan material komposit dengan tekanan gaya  vertikal  agar  material  komposit  yang  dibuat menjadi lebih padat dan rapat.
Kajian ini menggunakan metode eksperimen dengan membuat  komposit  baru  campuran  serbuk  kaca  dan serbuk aluminium bermatrik resin epoksi. Perbandingan  volume  komposisi  terdiri  dari:  (I) serbuk  kaca  50%,  serbuk  aluminium  20%,  resin epoksi 30%; (II) serbuk kaca 40%, serbuk aluminium 30%,  resin  epoksi  30%;  (III)  serbuk  kaca  35%, serbuk aluminium 35%, resin epoksi 30%.
Pembuatan material komposit mengunakan alat press manual,  dengan  tekanan  gaya  vertikal.  Proses press dilakukan  di  dalam  oven  dan  dipanaskan  dengan suhu  80℃  dalam  waktu  60  menit  agar  resin  epoksi dapat meresap dan terdistribusi merata dengan baik, sehingga  material  menjadi  lebih  homogen.  Proses pengujian  meliputi  uji  keausan  dan  uji  kekerasan Rockwell.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Hasil  pengujian  keausan  ditunjukkan  pada  Tabel  1, disajikan  dalam  grafik  pada  Gambar  1,  hasil  uji kekerasan  ditunjukkan  pada  Gambar  2.  Cetakan komposit yang telah dibuat, divisualkan seperti pada Gambar 3 dan dijelaskan pada Tabel 2 berikut.
Tabel 1. Hasil pengujian keausan.
No. Materi al Sampel Uji Luas Permukaan (A) [ mm 2 ] Berat Mula (W O ) [ gram ] Waktu Uji (t) [ s ] Berat Akhir (W t ) [ gr ] Selisih Berat (ΔW) [ gr ] Laju Keausan (M) [ gr/(mm) 2 . Sec ] Uji I A 1074,66 33,2 60 30,8 2,4 3,72 x 10 I Uji I B 1074,66 30,8 60 29,7 1,1 1,70x 10 Uji I C 1074,66 29,7 60 28,8 0,9 1,39 x 10 Rata-rata 2,27 x 10 Uji II A 1074,66 40,0 60 39,1 0,9 1,39 x 10 II Uji II B 1074,66 39,1 60 37,6 1,5 2,32 x 10 Uji II C 1074,66 37,6 60 36,5 1,1 1,70 x 10 Rata-rata 1,80 x 10 Uji III A 1074,66 39,7 60 39,0 0,7 1,08 x 10 III Uji III B 1074,66 39,0 60 38,6 0,4 6,20 x 10 Uji III C 1074,66 38,6 60 38,2 0,4 6,20 x 10 Rata-rata 7,73 x 10
Gambar 1. Grafik hasil uji laju keausan.
Gambar 2. Grafik hasil uji kekerasan.
0 25 50 75 100 125 150 175 200 Material I Material II Material III N il ai K ea us an Grafik Uji Keausan (gr/ 𝑚𝑚 2 .detik) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Material I Material II Material III N il ai K ek er as an H R B Grafik Uji Kekerasan
Gambar 1. Hasil cetakan komposit.
Tabel 2. Keterangan hasil cetakan komposit.
Material Komposisi volume cetakan 54 cm 3 Dimensi hasil komposit Kesimpulan Kaca 50% = 39,7 gr Aluminium 20% = 6,6 gr Resin 30% = 17,9 gr Jumlah total = 64,2 gr Diameter = 3,7 cm Tinggi = 4 cm Pada material I, banyak terdapat rongga udara pada permukaan hasil cetakan (tidak padat). Kaca 40% = 31,7 gr Aluminium 30% = 9,9 gr Resin 30% = 17,9 gr Jumlah total = 59,5 gr Diameter = 3,7 cm Tinggi = 3,5 cm Pada material II, rongga pada permukaan lebih baik dari material I, namun tinggi material sedikit lebih kecil dari material I. Kaca 35% =27,7 gr Aluminium 35% =11,5 gr Resin 30% = 17,9 gr Jumlah total = 53,2 gr Diameter = 3,7 cm Tinggi = 3,1 cm Pada material III, permukaan lebih padat/tidak berongga dan tinggi material lebih rendah. Jumlah volume kaca mempengaruhi tinggi pada material.
Hasil  pengujian  laju  keausan  menunjukkan  bahwa material  III  dengan  komposisi  material  35%  serbuk kaca,  35%  serbuk  aluminium  dan  30%  resin, memiliki  nilai  laju  keausan  yang  paling  rendah  di antara material yang lain dengan nilai keausan 7,73 x 10 −6 gr/mm 2 .detik.  Hal  tersebut  berarti  bahwa material  tersebut  adalah  material  yang  paling  tahan aus. Sedangkan material yang memiliki nilai keausan yang paling tinggi (mudah aus) terjadi pada material I dengan perbandingan volume material serbuk kaca 50%, serbuk aluminium 20% dan resin 30% dan nilai keausan 2,27 x 10 −5 gr/mm 2 .detik.
Diketahui  pula  bahwa  material  dengan  nilai kekerasan  paling  tinggi  adalah  material  III  dan material  dengan  kekerasan  terendah  terdapat  pada material  I  dengan  perbandingan  volume  material serbuk  kaca  50%,  serbuk  aluminium  20%  dan  resin 30%.
Hal  ini  menunjukkan  bahwa  faktor  yang mempengaruhi  nilai  kekerasan  dan  keausan  pada pengujian  material  komposit  dari  serbuk  kaca, serbuk  aluminium  dan  resin  epoksi  ini  bervariasi. Diantaranya  adalah  diakibatkan  karena  ikatan penyusun  bahan  yang  tidak  tercampur  secara sempurna saat pencampuran atau pengadukan serbuk kaca,  serbuk  aluminium,  resin  dan  unsur pengerasnya.  Perbedaan  komposisi  juga  sangat mempengaruhi,  di  mana  pada  material  I  dengan komposisi serbuk kaca 50%, serbuk aluminium 20% dan  resin  30%  menggunakan  tekanan  gaya  vertikal sebesar  4,5  kg  menghasilkan  material  yang  masih terdapat  pori  atau  rongga  udara  pada  permukaan cetakan,  sebagai  pembanding  pada  material  III dengan  komposisi  serbuk  kaca  35%  serbuk aluminium  35%  dan  resin  30%  dengan  volume cetakan  dan  tekanan  gaya  vertikal  yang  sama  dan hasil  material  padat  tidak  terdapat  udara  yang
terjebak  pada  material,  hal  ini  dapat  dilihat  pada Gambar  3.  Berdasarkan  pada  kajian  ini  diketahui pula bahwa massa jenis serbuk sangat mempengaruhi massa  dan  volume  material  komposit  yang  dicetak. Hal  ini  dapat  terlihat  di  mana  pada  material  I, volume  campuran  komposisi  serbuk  kaca  50%, serbuk  aluminium  20  %  dan  resin  30%  ditimbang seberat  64,2  gram  dan  didapatkan  hasil  cetakan dengan  tinggi  4  cm  sebagai  pembanding  pada material  III  dengan  volume  campuran  serbuk  kaca 35%,  serbuk  aluminium  35%  dan  resin  30%, didapatkan  berat  volume  campuran  53,2  gram  dan tinggi material yang dicetak 3,5 cm dengan cetakan dan persentase volume cetakan yang sama. Sehingga dapat  diketahui  bahwa  semakin  sedikit  volume pencampuran  serbuk  kaca  maka  semakin  kecil volume  material  yang  dicetak  dan  semakin  tinggi volume  pencampuran  serbuk  aluminium  semakin rendah  massa  material  yang  dicetak,  dapat  dilihat pada Gambar 3 dan Tabel 2.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  pengujian  yang  telah  dilakukan  untuk mengetahui  nilai  kekerasan  dan  nilai  keausan material  komposit  dengan  penguat  serbuk  kaca  dan serbuk  aluminium  maka  dapat  disimpulkan  bahwa nilai laju keausan terendah dan nilai kekerasan yang tertinggi  diperoleh  pada  sampel  material  dengan komposisi 35% serbuk kaca, 35% serbuk aluminium, dan 30% resin, dengan nilai keausan rata-rata 7,73 x 10 −6 gr/mm 2 .detik dan nilai  kekerasan rata-rata 49,3 HRB.
Selain  itu,  diketahui  bahwa  jumlah  serbuk aluminium  dalam  komposisi  material  memberikan peran penting pada nilai kekerasan dan keausan pada material  komposit,  sedangkan  jumlah  serbuk  kaca yang  besar  tidak  membuat  material  menjadi  lebih keras.  Hal  ini  ditunjukkan  pada  hasil  uji  kekerasan dan keausan. Material dengan komposisi serbuk kaca 50%  dan  serbuk  aluminium  20%  mempunyai  nilai keausan 2,2 x 10 -5 gr/mm 2 .detik dan nilai kekerasan 44,3  HRB,  lebih  rendah  dibandingkan  material dengan  komposisi  serbuk  kaca  35%  dan  serbuk aluminium 35%.

## Daftar Pustaka
[1] Kaloka,  “Analisis  Sifat  Kekerasan  dan
Kekuatan  Tekan  Komposit  Berbahan  Limbah
Aluminium  dan  Limbah  Kaca  Menggunakan
Metode Metalurgi Serbuk,”
Universitas
Mataram, 2021.
[2] M.  P.  Aji,  “Komparasi  Kuat  Tekan  Komposit Berbahan  Dasar  Serbuk  Polyvinyl  Acetate Limbah Kaca Den,” J. MIPA, vol. 35, no. 2, pp. 140–144, 2012.
[3] T.  Rusianto,  “Hot  Pressing  Metalurgi  Serbuk Aluminium  dengan  Variasi  Suhu  Pemanasan,”
J.  Teknol.,  vol.  2,  pp.  89–95,  2009,  [Online]. Available:
https://ejournal.akprind.ac.id/index.php/jurtek/a rticle/view/815.
[4] A.  AA,  Triadi,  K.  Wangi,  and  P.  Setyawan, “Efek  suhu  sintering  dan  komposisi  bahan terhadap  karakteristik  mekanik  komposit berbahan  limbah  aluminium  dan  kaca menggunakan  metode  metalurgi  serbuk  Effect of sintering temperature and material composition  on  the  mechanics  characteristic of,” Din. Tek. Mesin, vol. 12, no. 1, pp. 19–28, 2022, [Online]. Available:
http://dinamika.unram.ac.id/index.php/DTM/art icle/view/499/pdf.
[5] S.  Asykar,  “Ketahanan  Pemaparan  Cuaca  Pada Komposit Hdpe-Karet Dengan Proses Pressured Sintering,” 2012.
[6] Krishan  K  Chawla,  “Composite  Materials,”  in Composyte  Materials,  4th  ed.,  Springer  Nature Switzerland AG, 2019.
[7] F.  Anggria  et  al.,  “Analisis  pengaruh  ukuran serbuk kaca pada pembuatan kanvas rem sepeda motor dengan pengisi serbuk piston bekas,” vol. 3, no. 2, pp. 1–5, 2016.
[8] R.  Prajanto  and  I.  S.  Darmo,  “Kekuatan Bending dan Impact Komposit Resin Berpenguat  Serbuk  Kaca  Berukuran  -53 mikrometer /  + 45 mikrometer,”  Gadjah Mada, 2016.
[9] Toto  Rusianto,  “Studi  Pengaruh  Penambahan Al2O3  Dan  Suhu  Sinter  Terhadap  Kekerasan Dan  Berat  Jenis  Relatif  Pada  Aluminium Serbuk( Al Mmc),” J. Teknol. Acad. ISTA, vol. 10,  no.  September,  pp.  90–96,  2005,  [Online]. Available: file:///D:/REFERENSI/edhy-sst- journal-manager-11-toto-90-99-ok.pdf.