## Journal of Scientech Research and Development Volume 6, Issue 1, June 2024
P-ISSN: 2715-6974           E-ISSN: 2715-5846 Open Access at: http://idm.or.id/JSCR

## THE EFFECT OF REINFORCING ALTERNATIVE MATERIALS OF EGG SHELL POWDER AND FIBER FIBER ON THE IMPACT STRENGTH OF EPOXY RESIN COMPOSITES

## PENGARUH PENGUAT MATERIAL ALTERNATIF SERBUK CANGKANG TELUR DAN SERAT IJUK TERHADAP KEKUATAN IMPAK KOMPOSIT RESIN EPOKSI
Muhammad Edi Laksono 1 , Muhamad Fitri 2 , I Gusti Ayu Arwati 3
1,2,3 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana Jakarta E-mail: muhammadedilaksono@gmail.com 1 , muhamad.fitri@mercubuana.ac.id 2 , arwatiayu@yahoo.com 3
ARTICLE INFO ABSTRACT
Correspondent:
Muhammad Edi Laksono muhammadedilaksono@ gmail.com
Key words: alternative materials, epoxy resin, eggshell powder, coconut coir fibers, impact testing
Website: https://idm.or.id/JSCR/inde x.php/JSCR
Page: 1008 - 1014
In  an  effort  to  create  environmentally  friendly  alternative materials,  this  study  aims  to  investigate  the  mechanical properties  of  epoxy  resin  composites  reinforced  with  materials derived  from  eggshell  powder,  coconut  coir  fibers,  and  their combination  through  impact  testing.  Through  a  review  of previous  research,  it  reinforces  the  idea  that  natural  composite materials  have  significant  potential  in  industrial  applications. This research focuses on the interaction between eggshell powder and  coconut  coir  fibers  in  epoxy  resin  composites,  as  well  as addressing  the  shortcomings  of  previous  studies  regarding  the impact  strength  of  eggshell-reinforced  polymer  composites. Experimental  methods  were  employed  to  create  test  specimens and  assess  impact  strength  in  accordance  with  ISO  179 standards. The test results indicate that epoxy resin composites with  coconut  coir  fibers  exhibit  the  highest  impact  strength, followed  by  composites  with  a  combination  of  both  materials, while  eggshell  powder  composites  show  the  lowest  impact strength. The combination of reinforcement materials influences the  magnitude  of  impact  strength.  This  study  contributes  to  a deeper  understanding  of  the  mechanical  properties  analysis  of resin  composites  and  provides  practical  insights  into  the utilization  of  natural  waste  as  environmentally  friendly composite materials for industrial purposes.
INFO ARTIKEL ABSTRAK Koresponden
Muhammad Edi Laksono muhammadedilaksono@ gmail.com
Kata kunci: material alternatif, resin epoksi, serbuk cangkang telur, serat ijuk, uji impak Website: https://idm.or.id/JSCR/inde x.php/JSCR
Hal: 1008 - 1014
Dalam  upaya  menciptakan  bahan  material  alternatif  yang ramah lingkungan, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat mekanis komposit resin epoksi berpenguat material dari serbuk  cangkang  telur,  serat  ijuk  dan  campuran  dari keduanya melalui pengujian impak. Melalui tinjauan literatur dari penelitian terdahulu, memperkuat gagasan bahwa bahan komposit  alami  memiliki  potensi  yang  signigikan  dalam aplikasi  industri.  Penelitian  ini  fokus  pada  interaksi  antara serbuk  cangkang  telur  dan  serat  ijuk  dalam  komposit  resin epoksi  serta  kekurangan  penelitian  sebelumnya  terkait kekuatan  impak  pada  komposit  polimer  yang  diperkuat cangkang  telur.  Metode  eksperimen  digunakan  dengan membuat  spesimen  uji  dan  menguji  kekuatan  impak  sesuai dengan standar ISO 179. Hasil pengujian menunjukkan bahwa komposit  resin  epoksi  dengan  serat  ijuk  memberikan  harga impak  terbesar,  diikuti  oleh  komposit  dengan  campuran keduanya dan serbuk cangkang telur memiliki harga impak paling  kecil.  Campuran  bahan  penguat  mempengaruhi besarnya harga impak. Penelitian ini memberikan kontribusi dalam pemahaman lebih lanjut tentang analisis sifat mekanis komposit  resin  dan  memberikan  wawasan  praktis  dalam pemanfaatan  limbah  alam  sebagai  bahan  komposit  ramah lingkungan untuk industri.
Copyright © 2024 JSCR. All rights reserved.

## PENDAHULUAN
Dalam era peningkatan kesadaran akan lingkungan, upaya untuk menciptakan bahan alternatif yang ramah lingkungan menjadi semakin penting. Salah satu potensi yang belum termanfaatkan secara optimal adalah bahan alami seperti serbuk cangkang telur dan  serat  ijuk,  yang  sering  kali  dianggap  sebagai  limbah.  Penelitian  ini  bertujuan untuk menjelajahi potensi material alternatif ini melalui pengujian impak.
Sejumlah penelitian sebelumnya telah menginvestigasi penggunaan bahan komposit alami dalam aplikasi industri. [1], misalnya, mengkaji komposit UPRs yang diperkuat serat rami acak sebagai alternatif helm SNI yang lebih ramah lingkungan, menemukan bahwa  penambahan  serat  rami  acak  memberikan  peningkatan  signifikan  pada kekuatan tarik dan kekuatan impak. Penelitian lain oleh [2] dan [3] juga menyoroti peningkatan kekuatan impak dan tarik pada komposit yang diperkuat dengan bahan tambahan alami.
Penelitian terbaru juga menunjukkan berbagai kemungkinan material alternatif yang ramah lingkungan. [4], misalnya, menghasilkan material baru dari resin, pasir besi, dan serat bambu, yang menunjukkan nilai energi impact yang menjanjikan. Sementara [5]  meneliti  potensi  serat  pandan  sebagai  pengganti  serat  sintetis  dalam  aplikasi material.
Selain  itu,  penelitian  mengenai  sifat  mekanis  cangkang  telur  dan  serat  ijuk  juga memberikan wawasan yang berharga. Serat ijuk, misalnya, telah terbukti memberikan kekuatan impak yang signifikan pada komposit, seperti yang diungkapkan oleh  [6] dan [7]
Berdasarkan  latar  belakang  tersebut,  penelitian  ini  menghadapi  beberapa permasalahan,  termasuk  kekurangan  penelitian  terkait  kekuatan  impak  pada komposit polimer yang diperkuat cangkang telur, serta potensi interaksi antara serat cangkang telur dan serat ijuk dalam material komposit.
Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  menganalisis  pengaruh  kandungan  serbuk cangkang telur, serat ijuk, dan kombinasi keduanya terhadap kekuatan impak material komposit  resin  epoksi,  serta  untuk  menganalisis  struktur  morfologi  spesimen komposit pada mikroskop optik.
Penelitian  ini  membatasi  pengujian  kekuatan  impak  campuran  material  alternatif dengan mengacu pada standar ISO 179. Pembaharuan dari penelitian ini adalah fokus pada interaksi sifat mekanis spesimen komposit resin epoksi yang diperkuat dengan serbuk cangkang telur dan serat ijuk.
Penelitian dapat ini memberikan manfaat teoritis/akademis dalam pemahaman lebih lanjut  mengenai  analisis  sifat  mekanis  komposit  resin,  serta  manfaat  praktis  dalam memberikan wawasan mengenai pemanfaatan limbah alam sebagai bahan komposit yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai produk industri.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  pendekatan  eksperimen  untuk  menghasilkan  data empiris  yang  dapat  digunakan  untuk  menganalisis  pengaruh  berbagai  variabel terhadap sifat mekanis resin epoksi yang diperkuat dengan serbuk cangkang telur dan serat  ijuk.  Metode  ini  melibatkan  pembuatan  spesimen  uji  dan  pengujian  dengan menggunakan alat uji yang sesuai dengan standar ISO 179 untuk pengujian kekuatan impak.

## Tempat Penelitian
Pengujian  kekuatan  impak  dilakukan  di  Laboratorium  Metalurgi  Teknik  Mesin Universitas Mercubuana.

## Bahan Penelitian
Bahan  utama  yang  digunakan  dalam  pembuatan  spesimen  uji  adalah  resin  epoksi, serbuk cangkang telur, dan serat ijuk. Resin epoksi dicampur dengan hardener untuk membentuk  matriks  komposit,  sementara  serbuk  cangkang  telur  dan  serat  ijuk digunakan  sebagai  penguat.  Wax  (Mirror  Glaze)  juga  digunakan  untuk  mencegah spesimen menempel pada cetakan.

## Alat Penelitian
Alat  yang  digunakan  meliputi  alat  uji  impak Charpy dan  alat  pendukung  lainnya seperti  cetakan  uji  impak.  Alat-alat  ini  digunakan  untuk  menguji  sifat  mekanis spesimen uji.

## Gambar 1. Ukuran Spesimen Uji Impak ISO 179

## Variabel Penelitian
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah jenis komposit yang terdiri dari campuran resin dan serbuk cangkang telur, campuran resin dan serat ijuk, serta campuran resin dengan  serbuk  cangkang  telur  dan  serat  ijuk.  Variabel  terikatnya  adalah  kekuatan impak yang diuji sesuai dengan standar ISO 179.

## Pembuatan Spesimen
Pembuatan  spesimen  komposit  menggunakan  resin  epoksi  dan hardener yang dicampur dengan penguat material serbuk cangkang telur, serat ijuk, dan campuran serbuk cangkang telur dan serat ijuk dengan fraksi volume campuran penguat adalah 6%. Kemudian dicetak menggunakan cetakan spesimen uji impak dengan standard ukuran ISO 179.
Gambar 2. Spesimen Uji Impak (A) Serbuk Cangkang Telur (b) Serat Ijuk (c) Campuran Setelah Disesuaikan Ukuran Standard Acuan

## Prosedur pengujian
Setelah  disiapkan  spesimen  material  komposit,  selanjutnya  dilakukan  pengujian impak  menggunakan  alat  uji  impak charpy 4  Joule  yang  dimiliki  laboraturium Universitas  Mecubuana.  Pengujian  impak  dengan  3  spesimen  dimensi  yang  sama namun memiliki komposisi material yang berbeda dan menggunakan alat uji impak charpy,  dengan  ketentuan  derajat  pendulum  140 o dan  skala  joule  diletakkan  pada
bagian  terbesar  yaitu  4  joule  serta  spesimen  menghadap  berlawanan  dengan  arah pendulum, terlihat pada gambar berikut:
Gambar 3. (a) Posisi Pengujian Impak (b) Posisi Spesimen

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada pengujian ini, spesimen diuji dengan alat uji impak charpy hingga mengalami patahan seperti pada gambar berikut:
Gambar 4. Spesimen setelah dilakukan Pengujian Impak (a) Komposit Berpenguat Serbuk Cangkang Telur (b) Komposit Berpenguat Serat Ijuk (c) Komposit Berpenguat Campuran
Setelah  dilakukan  pengujian,  didapatlah  data  untuk  ditentukan  harga  impaknya, dengan rumus sebagai berikut:
HI = E/A Keterangan: HI = Harga Impak E = Energi yang diserap (J) A = Luas penampang (mm 2 ) Maka didapat data seperti tabel berikut:
Tabel 1. Hasil Pengujian Impak Spesimen komposit 6% Energi (E) Panjang (p) Lebar (l) Harga Impak Spesimen 1 0,45 J 80 mm 10 mm 5,62 J/mm 2 Spesimen 2 0,8 J 80 mm 10 mm 10 J/mm 2 Spesimen 3 0,5 J 80 mm 10 mm 6,25 J/mm 2
Keterangan: Spesimen 1 =  Komposit resin berpenguat serbuk cangkang telur Spesimen 2 =  Komposit resin berpenguat serat ijuk Spesimen 3 =  Komposit resin berpenguat campuran serbuk cangkang telur dan serat ijuk

## SIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari pengujian impak dengan prosedur dan bahan dasar material yang sama adalah:
1. Komposit resin epoksi dengan campuran penguat material serbuk cangkang telur fraksi  volume  6%  (spesimen  1),  serat  ijuk  fraksi  volume  6%  (spesimen  2),  dan campuran serbuk cangkang telur (fraksi volume 3%) dan serat ijuk (fraksi volume 3%) dengan fraksi volume total 6% (spesimen 3) adalah sebagai berikut:
a. Pengujian spesimen 1 menghasilkan Energi serap (E) sebesar 0,45 J, dengan luas penampang (A) 800 mm 2 , didapat Harga Impak (HI) sebesar 5,62 J/mm 2 . b. Pengujian spesimen 2 menghasilkan Energi serap (E) sebesar 0,8 J, dengan luas penampang (A) 800 mm 2 , didapat Harga Impak (HI) sebesar 10 J/mm 2 .
c. Pengujian spesimen 3 menghasilkan Energi serap (E) sebesar 0,5 J, dengan luas penampang (A) 800 mm 2 , didapat Harga Impak (HI) sebesar 6,25 J/mm 2 .
2. Harga impak terbesar terdapat pada spesimen 2, yaitu komposit resin berpenguat material serat ijuk
Campuran  material  penguat  berpengaruh  pada  perubahan  besar  kecilnya  harga impak, seperti yang ditunjukan pada hasil pengujian spesimen 3.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] A.  Fadllu,  H.  Mukhammad,  and  D.  B.  Setyoko,  “Studi  Kelayakan  Mekanik Komposit Serat Rami Acak- Polyester Sebagai Bahan Helm Standar Sni,” 2014.
[2] M.  Fitri  and  S.  Mahzan,  “Influence  of  coupling  agent  and  fibre  treatment  to mechanical properties of oil palm fibre reinforced polymer matrix composite,” J. Mech. Eng. , vol. 5, no. Specialissue4, pp. 223 – 232, 2018.
[3]  M. H. Rahmanto and A. E. Pa lupi, “Analisa Kekuatan Tarik dan Impak Komposit Berpenguat Serat Kelapa dan Tebu Dengan Perendaman NaOH dan Mengunakan Resin Polyester,” JTM , vol. 07, no. 03, pp. 31 – 40, 2019.
[4] K.  Kandriana,  F.  Setiawan,  and  E.  Sofyan,  “Analisis  Karakteristik  Kekuatan Impact Material dengan Matrik Resin Menggunakan Filler Serat Bambu dan Pasir Besi Menggunakan Metode Hand Lay Up,” Tek. STTKD  J. Tek. Elektron. Engine ,
vol. 8, no. 1, pp. 112 – 123, 2022.
[5]  A. Rachman et al. , “Prosiding Seminar Nasional Inovasi Teknologi Terapan,” 2022.
[6] B.  Widodo,  “Analisa  Sifat  Mekanik  Komposit  Epoksi,” J.  Teknol. TECHNOSCIENTIA , vol. 1, no. 1, 2008.
[7] Rodiawan, Suhdi, and F. Rosa, “Analisa Sifat -Sifat Serat Alam Sebagai Penguat Komposit Ditinjau,” TURBO , vol. 5, no. 1, pp. 39 – 43, 2016.