## PENGARUH UKURAN PARTIKEL LIMBAH KOPI TERHADAP KARAKTERISASI SIFAT MEKANIK PADA PANEL KOMPOSIT
Sumarji 1 , Dedi Dwi Laksana 1 , Ahmad Syuhri 1 , Haidzar Nurdiansyah 1 , Muhammad Abduh 1
1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember, Jl. Kalimantan 37, Jember, 68121
Email: Sumarji.mesin@gmail.com

## ABSTRAK
Material komposit berbentuk panel menggunakan filler partikel limbah kopi dengan berbagai ukuran partikel telah dianalisis pengaruh yang diakibatkan. Matriks yang dipakai adalah resin polyester eterset 2504APT dan metode yang digunakan dalam pembuatan komposit yaitu metode vakum. Variasi ukuran partikel yang dipakai yaitu menggunakan ukuran mesh 30, 40, 50, 60, dan 70. Kekuatan mekanis seperti kekuatan tarik dan kekuatan bending  dilakukan  perbandingan  serta  evaluasi.  Analisis  antarmuka  juga  dilakukan  dengan  menggunakan alat  uji  mikro  untuk  mengetahui  struktur  mikro  dari  spesimen  uji.  Pada  kekuatan  tarik  didapatkan  nilai terbesar  pada  mesh  50  sebesar  24,89  MPa,  sedangkan  nilai  kekuatan  bending  terbesar  ada pada  mesh  60 sebesar 50,9 MPa. Penambahan partikel limbah kopi dengan berbagai ukuran mempengaruhi sifat mekanis panel komposit limbah kopi.
Keywords: komposit panel, partikel limbah kopi, ukuran partikel, sifat mekanis, struktur mikro

## PENDAHULUAN
Material komposit telah banyak digunakan pada berbagai bidang mulai dari bidang otomotif, aeromodelling  serta  kelautan  sebagai  pengganti bahan konvensional [1,2].
Dalam  dekade  terakhir  ini  para  akademisi maupun  industri  banyak  yang  memiliki  minat besar dalam bidang komposit polimer filler dimana menggabungkan  bahan-bahan  yang  berbeda menjadi  komposit  yang  dapat  memperbaiki  sifat dan juga harganya yang murah [3].
Komposit juga dapat dikembangkan dengan  banyak  metode,  salah  satunya  dengan metode vacuum molding . Metode vacuum sendiri memiliki kelebihan antara lain memiliki ketebalan yang  sama,  dapat  mengurangi  void,  dapat mencegah porositas dibandingkan metode lainnya [4].  Berbagai  macam filler dipertimbangkan sebagai  bahan  penguat  komposit  tergantung kebutuhan  masing-masing  penggunaan.  Salah satunya  adalah  kopi,  kopi  merupakan  salah  satu produk  pertanian  yang  paling  melimpah,  serta salah  satu  minuman  yang  paling  banyak dikonsumsi di dunia. Sekitar enam juta ton residu keras  yang  dikenal  sebagai  ampas  kopi  (SCG). Selain  itu  perkembangan  selanjutnya  kopi  dapat menjadi  produk  berharga  seperti  enzim,  asam organik,  bahan  bakar,  etanol  pewarna,  kompos, dan senyawa fenolik antioksidan [5,6].
Penambahan filler dengan  perbandingan tertentu  dan  komposisi  tertentu  pada  komposit sangat mempengaruhi sifat mekanis dari komposit itu  sendiri,  seperti  kekuatan  tarik,  kekuatan bending, maupun kekuatan impact , terutama filler yang digunakan yaitu partikel kopi [7,8]. Sehingga
dengan adanya penambahan filler partikel limbah kopi  dengan  beberapa  variasi  ukuran  partikel didapatkan  ukuran  partikel  terbaik  yang  dipakai dalam pembuatan komposit.

## METODOLOGI PENELITIAN
Material
Limbah  kopi  disaring  dan  dipisahkan bagian  cair,  selanjutnya  dikeringkan  dengan menggunakan  oven  dengan  suhu  80°  C  selama  5 jam. Limbah kopi yang sudah kering membentuk gumpalan,  kemudian  dihancurkan  menggunakan grinder  dan  disaring  hingga  berbentuk  partikel menggunakan ayakan dengan mesh 30, 40, 50, 60, dan 70. Partikel limbah kopi ini tidak mendapatkan perlakuan  apapun  selain  pengeringan.  Diketahui densitas limbah  kopi yaitu 1,12 g/mL, sedangkan matriks  yang  digunakan  yaitu  menggunkan unsaturated polyester ETERSET  2504  APT dengan  spesifikasi tensile strength 6.0  kgf/mm 3 [9].

## Pembuatan komposit
Unsaturated  polyester ETERSET  2504 APT  dicampur  dengan  limbah  kopi  pada  bak dengan perbandingan berturut-turut 60% dan 40% (massa)  ditiap  variasi  yaitu  mesh  30,  40,  50,  60, dan  70  dengan  hardener  sebesar  1%.  kemudian diaduk hingga homogen selama 2  menit.  Adonan komposit  tersebut  damasukkan  ke  dalam  cetakan menggunakan  metode  vakum  dengan  ukuran cetakan  sesuai  standar  untuk  uji  tarik  ASTM D3039 [10]  dan  untuk  uji  bending  ASTM  D  790 [11].
Sumarji, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017
Karakterisasi Untuk  mengetahui  batas  sifat  mekanis komposit  limbah  kopi  yaitu  kekuatan  tarik  dan kekuatan  bending,  dilakukan  pengujian  dengan menggunakan  universal test sesuai  standar prosedur  ASTM  D3039  untuk  uji  tarik,  dimana metode pengujian ini bertujuan untuk mendapatkan  kekuatan  tarik  ultimate  dengan menggunakan  sebuah  flat  strip  tipis  yang berbentuk  persegi  panjang  dengan  penampang dipasang  pegangan  dan  beban  tetap  yang  mana kekuatan ultimate material  dapat  ditentukan  dari beban  maksimum  yang  diberikan  sebelum  terjadi kegagalan. Sedangkan untuk uji bending menggunakan  standar  prosedur  ASTM  D790,  di mana  spesimen  di  letakkan  diantara  penyangga kemudian  diberikan  gaya  sampai  spesimen terputus sehingga didapatkan hasil pengujian data uji bending. Untuk mengetahui ikatan antar butiran partikel  dan  polimer  dilakukan  uji  mikro menggunakan mikroskop optic Olympus BX41M.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sifat Mekanis Gambar  1.  merupakan  foto  spesimen pengujian  tarik  yang  sudah  dilakukan,  dimana terjadi  perbedaan  bagian  patahan  spesimen. Sedangkan pada Gambar 2. Merupakan grafik nilai hasil  dari  pengujian  tarik  panel  komposit menggunakan  limbah  kopi  sebagai  filler.  Pada penambahan  partikel  limbah  kopi  dengan  ukuran partikel  30  sampai  50  mesh  terjadi  peningkatan yang signifikan dari 18,13 MPa meningkat hingga 24,89 MPa.
Gambar 1. Foto spesimen pengujian tarik.
Gambar 2. Grafik hasil dari pengujian Tarik.
Namun kekuatan tarik pada mesh 60 dan 70 mengalami  penurunan  yang  signifikan  hingga 21.54 MPa pada mesh 70. Hal tersebut diakibatkan adanya  void  yang  terjebak  pada  sela-sela  ikatan antar  partikel  yang  menggumpal,  karena  densitas kopi yang kecil dan tekstur kopi yang susah untuk tercampur dengan resin.
Pada  Gambar  3.  Merupakan  foto  patahan spesimen  uji  bending  dimana  nilai  dari  hasil pengujian  bending  tersebut  ditampilkan  pada Gambar 4.
Gambar 3. Foto spesimen pengujian bending.
Pada  Gambar  4.  terlihat  bahwa  terjadi adanya  peningkatan  kekuatan  bending  seiring bertambahnya variasi ukuran mesh yang digunakan yaitu mesh 30 sebesar 36,2 MPa hingga mesh 70 sebesar 45 MPa. Nilai kekuatan bending tertinggi pada mesh 60 sebesar 50,9 MPa. Secara keseluruhan  pada  variasi  mesh  50  dan mesh 70 terlihat adanya penurunan kekuatan bending akan tetapi masih diatas dari variasi mesh 30.
0 5 10 15 20 25 30 20 30 40 50 60 70 80 K e ku atan Tar ik (M Pa) Ukuran Partikel (Mesh) Nilai Uji Tarik
Gambar 4. Grafik hasil dari pengujian bending.
Struktur mikro Struktur
mikro dilakukan dengan menggunakan  mikroskop  optic  untuk  dapat mengetahui  analisa  kegagalan  sebuah  material. Area yang diambil merupakan bagian patahan dari hasil  uji  mekanis  yaitu  uji  tarik  dan  uji  bending dengan  perbesaran  400x.  Pada  daerah  bagian patahan terlihat adanya void dan juga partikel yang menggumpal  yang  tidak  terikat  langsung  dengan matriks.
(a) Foto mikro kegagalan komposit partikel limbah kopi akibat adanya aglomerasi partikel dan crack.
(b) Foto mikro kegagalan komposit partikel limbah kopi akibat adanya void .
Gambar 5. Foto mikro kegagalan komposit; (a) aglomerasi; (b) void .
Pada  Gambar  5a  terdapat  Penggumpalan partikel  yang  berakibat  tidak  sempurnanya pembasahan sehingga tidak terjadi interlock antar muka  partikel  dan  resin  sehingga  berakibat meningkatkan terjadinya kegagalan pada komposit,  serta  mengakibatkan  void  yang  juga berpengaruh  pada  cepatnya  terjadi  kegagalan material [3,7]. Pada Gambar 5b. terdapat void pada struktur  mikro  komposit  limbah  kopi  hal  ini menyebabkan  kurangnya  ikatan  interface  anata filler  dan  matriks  sehingga  mengurangi  kekuatan komposit [12].

## KESIMPULAN
Partikel  limbah  kopi  merupakan  partikel yang  unik  dimana  penambahan  partikel  limbah kopi dengan variasi ukuran partikel yang berbeda sangat  mempengaruhi  karakteristik  sifat  mekanik terutama  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  bending, dimana  terjadi  kenaikan  yang  signifikan  pada mesh  30-50  akan  tetapi  terjadi  penurunan  pada mesh  60  dan  70.  Sedangkan  pada  kekuatan bending terjadi peningkatan namun tidak signifikan  karena  adanya  penurunan  kekuatan bending dibeberapa variasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Cesim  Atas,  Y.  A.  (2011). An  experimental investigation  on  the  low  velocity  impact response  of  composite  plates  repaired  by VARIM and hand lay-up processes . Lenka Markovicova, V. Z. (2015). Composite Materials  Based  On  Pa  Reinforced  Glass Fibers.
Jie  Feng,  S.  R.  (2016). Interactions  at  the interface  of  polymer  matrix-filler  particle composites .
Ercann  Sevkata,  M.  B.  (2011). The  Bearing Strength  of  pin  Loaded  Woven  COmposites
0 10 20 30 40 50 60 20 30 40 50 60 70 80 K e ku atan B e n d in g (M Pa) Ukuran Partikel (Mesh) Nilai Uji Bending
Sumarji, Jurnal ROTOR, Edisi Khusus No. 3, Desember 2017
Manufactured  by  Vacuum  Assisted  Resin Transfer Molding and Hand Lay-Up . Kyung-Won  Jung,  B.  H.-J.-U.-H.  (2016). Fabrications  of  Granular  Activated  Carbons Derived  From  Spent  Coffee  Grounds  by Entrapment  in  Calcium  Alginate  Beads  for Absorption  of  Acid  Orange  7  and  Methylene BLue.
Maria  Valderez  Ponte  Rocha,  L.  J.  (2014).
Bioresource Technology.
Ultrasound- Assisted Production Of Biodiesel and Ethanol From Spent Coffee Grounds.
Kelen Cristina Reisa, L. P. (2015). Materials Research. Particles  of  Coffee  Wastes  as Reinforcement in Polyhydroxybutyrate (PHB) Based Composites, 546-552. Daniel  Garcia-Garcia,  A.  C.-S.  (2015).
Reducing The Water Uptake Of Enviromentally Friendly Polypropylene
Composite.
ETERNAL  CHEMICAL  CO.,  LTD.  (2010) Technical  Data: Eterset  2504PT-S  Resilient Laminate Polyester Resin.
American Society for Testing and Materials - ASTM. ASTM D3039: standard test methods for  Tensile  Properties  of  Polymer  Matrix Composite  Materials. West  Conshohocken; 1997.
American Society for Testing and Materials - ASTM. ASTM  D790-99:  standard  test methods for Flexural Properties of Unreinforced  and  Reinforced  Plastics  and Electrical Insulating Materials. West Conshohocken; 2000.
Kim,  D,  et  al.,(2010) effect  of  fabrication process  on  mechanical  properties  of  glass fiber  reinforced  polymer  composites  for  49 meter  (160)  recreational  yachts .  Inter  J  nav archit Oc Engng; Washington.