BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pendahuluan
Helmet adalah alat yang digunakan sebagai pengaman bagian vital
manusia yaitu kepala dari benturan yang berbahaya. Helmet yang digunakan oleh
pengguna
sepeda hanya sekitar 15 km/jam.
Walaupun di Indonesia belum diwajibkan untuk menggunakan helm
sepeda tetapi sudah banyak digunakan oleh masyarakat dalam kegiatan bersepeda
santai di hari libur, tetapi pada
berikut.
Inti mekanisme perlindungan Helm adalah penyerapan energi momentum
yang diterima ke seluruh bagian helm. Oleh karenanya mes
bentuk helm bentuk dan struktur nya mempertimbangkan kemampuannya
menyerap energi tabrakan. Ukuran dan beratnya juga merupakan pertimbangan
lain sebab ukuran yang lebih besar juga meningkatkan risiko terhadap pengguna.
Adapun konstruksi helmet secara garis besar terdiri atas:
1. Lapisan luar yang keras (hard outer shell)
Didesain untuk dapat pecah jika mengalami benturan untuk mengurangi
dampak tekanan sebelum sampai ke kepala. Lapisan ini biasanya
terbuat dari bahan plastic, fiberglass, polycarbonate dan lain-lain.
2. Lapisan dalam yang tebal (inside shell or liner)
Di sebelah dalam dari lapisan luar adalah lapisan yang sama pentingnya
untuk dampak pelapis penyangga. Biasanya dibuat dari bahan
polystyrene (styrofoam). Lapisan tebal ini memberikan bantalan yang
berfungsi menahan goncangan sewaktu helmet terbentur benda keras
sementara kepala masih bergerak.
3. Lapisan dalam yang lunak (comfort padding)
Merupakan bagian dalam yang terdiri dari bahan lunak dan kain untuk
4. Tali Pengikat
Bagian penting lainnya dalam helm ada tali pengikat helm. Helm tidak
akan berfungsi dengan baik kalau tidak dilengkapi atau tidak
mengikatkan tali pengikatnya. Komponen Helmet Sepeda dapat dilihat
pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Komponen Helmet Sepeda
2.1.1. Standarisasi Helmet Sepeda
Helmet yang digunakan oleh masyarakat di negara maju pada umumnya
sudah mempunyai standard tertentu sesuai dengan peraturan yang ditetapkan oleh
pemerintahnya. Diantara standar-standar helmet sepeda yang dikenal luas dan
banyak menjadi referensi antara lain Australia Standard (EN 397. AS/NZS
1801.SS98), European EN helmetstandard (EN 1078.1990) dan lain-lain. Inside shell Comfort
padding outer shell
Untuk masing-masing standar memiliki klasifikasi yang berbeda
berdasarkan kegunaan dan material yang digunakan. ANSI mengelompokkan
dalam dua tipe:
1. Helmet yang digunakan untuk melindungi kepala dari benda yang jatuh
bebas dari ketinggian tertentu umumnya digunakan oleh pekerja
konstruksi, sedangkan.
2. Helmet yang digunakan untuk melindungi kepala dari benda yang jatuh
bebas juga dari benda yang datang dari arah lateral baik dari arah
depan, samping dan belakang umumnya digunakan oleh petugas
pemadam kebakaran.
2.2. Komposit Busa Polimer
Komposit adalah penggabungan dari bahan yang dipilih berdasarkan
kombinasi sifat fisik masing-masing material penyusun untuk menghasilkan
material baru dengan sifat yang baru dan unik dibandingkan sifat material dasar
sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan antara masing-masing material
penyusunnya.
Material komposit terdiri dari dua bagian utama yaitu matriks dan penguat
(reinforcement). Pada desain struktur dilakukan pemilihan matriks dan penguat,
hal ini dilalilkan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk
yang akan dihasilkan.
Penggabungan dua material atau lebih dapat di bedakan menjadi makro
dibedakan secara langsung dengan cara melihat, penggabungannya lebih secara
fisis dan mekanis, penggabungannya dapat dipisahkan secara fisis ataupun secara
mekanis, contoh : Kevlar, Glass Fiber Reinforced Plastic ( GFRP ).
Dari penjelasan di atas dapat kita ketahui bahwa material komposit dibuat
dengan penggabungan secara makro. Karena material komposit merupakan
material gabungan secara makro, maka material komposit dapat didefinisikan
sebagai “ suatu sistem material yang tersusun dari campuran / kombinasi dua atau
lebih unsur – unsur utama yang secara makro berbeda di dalam bentuk dan atau
komposisi material dan pada dasarnya tidak dapat dipisahkan.
Keunggulan komposit dapat dilihat dari sifat-sifat bahan pembentuknya
serta ciri-ciri komposit itu sendiri, antara lain:
a. Bahan ringan, kuat dan kaku.
b. Struktur mampu berubah mengikuti perubahan keadaan sekitarnya.
c. Unggul atas sifat-sifat bahan teknik yang diperlukan yaitu kekuatan yang
tinggi, keras, ringan serta tahan terhadap impak.
Dalam desain struktur pada penelitian ini, jenis matriks yang akan
digunakan adalah Polyester resin tak jenuh dan penguat serat TKKS. Matriks ini
tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu
kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses
pembentukannya. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh dapat dilihat
Tabel 2.1. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh
Berdasarkan penelitian sebelumnya [Nuryanto,E] diketahui bahwa parameter
tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg dapat dilihat pada table 2.2.
Tabel 2.2. Tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg
No.
1
Kandungan
Uap Air
Persentase (%)
5,40
2 Protein 3,00
3 Serat 35,00
4 Minyak 3,00
5 Kelarutan Air 16,20
6 Kelarutan Unsur Alkali 1% 29,30
7 Debu 5,00
8 K 1,71
9 Ca 0,14
10 Mg 0,12
11 P 0,06
12 Mn, Zn, Cu, Fe 1,07
Total 100
2.2.1. Material Komposit
Skema struktur komposit dapat dilihat pada gambar 2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3. Klasifikasi bahan komposit
Komposit berdasakan jenis penguatnya terbagi menjadi 3, yaitu:
1. Particle Reinforced /Particulate composite adalah komposit dengan
material penguatnya berbentuk partikel.
2. Komposit Serat (Fibre composite) adalah komposit dengan material
penguatnya berbentuk serat.
3. Komposit Struktur (Structural composite)/ struktur Laminat adalah
komposit yang terdiri dari dua bahan yang berlainan (laminat) .
2.3. Komposisi material yang digunakan
Material yang dikembangkan pada penelitian ini yaitu komposit busa
polimer diperkuat serat TKKS sebagai bahan teknik alternatif. Komposit ini
menggunakan unsaturated polyester resin (UPR) sebagai matrik dan serat TKKS
sodium bikarbonat yang digunakan sebagai blowing agent direaksikan dengan
asam asetat serta diberi panas, setelah proses curing diperoleh komposit busa
polimer dengan densiti rendah.
Dari material diatas dibuat dalam beberapa spesimen uji yang divariasikan
ke dalam tiga komposisi seperti diperlihatkan pada tabel 2.3.
Tabel 2.3. Komposisi spesimen
Spesimen Resin (wt%)
Seperti diperlihatkan pada gambar 2.4 dari hasil uji densitas diketahui bahwa
peningkatan densitas berbanding lurus dengan penambahan massa serat TKKS.
Harga Modulus elastisitas untuk masing-masing komposisi seperti
diperlihatkan pada gambar 2.5. Dimana modulus elastisitas material berbanding
terbalik dengan penambahan serat TKKS.
Gambar 2.5. Perbandingan Modulus Elastisitas Antar Komposisi
Selain Modulus elastisitas, diperoleh pula kekuatan tarik material seperti
diperlihatkan pada gambar 2.6.
Dari uji tekan statik diketahui bahwa penambahan serat berbanding
terbalik terhadap kekuatan tekan material, seperti diperlihatkan pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Perbandingan Kekuatan Tekan Antar Komposisi
Material yang akan digunakan ada material spesimen A. Karena lebih
tingginya kekuatan tekan material yang diperoleh bila dibandingkan dengan
kekuatan tariknya, mengindikasikan bahwa material ini memiliki sifat mekanik
yang getas.
2.4. Impak Jatuh Bebas
Selama ini helm industri diuji menggunakan standar teknik jatuh bebas.
Menggunakart alat ini, helm yang akah diuji ditempatkan di atas sebuah head
form dan dihantam dengan striker dan ketinggian tertentu dengan cara jatuh
helm dalam menyerap energi impak (impact energy test), Selain itu uji standar
juga bertujuan meneliti kepatahan rusak helm (penetration test) yang
memungkinkan merusak lapisan cangkang helm. Alat uji impak yang digunakan
diperlihatkan pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Alat uji impak jatuh bebas
2.4.1. Benda Jatuh Bebas
Sebuah benda jatuh bebas dari keadaan semula berhenti mengalami
pertambahan kecepatan selama benda tersebut jatuh. Jika benda jatuh ke bumi dari
ketinggian tertentu relatif lebih kecil dibandingkan dengan jari-jari bumi, maka
benda mengalami pertambahan kecepatan dengan harga yang sama setiap detik.
Hal ini berarti bahwa percepatan ke bawah benda bertambah dengan harga yang
sama dan jika sebuah benda tersebut ditembakkan keatas kecepatannya berkurang
dengan harga yang sama setiap detik dengan perlambatan kebawahnya seragam.
Menurut Khurmi R.S, untuk menentukan kecepatan benda jatuh setiap
detik akan diperoleh harga pendekatan seperti terlihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Waktu dan kecepatan benda jatuh
Waktu t
(s) 0 1 2 3 4 5
Kecepatan
v (m/s) 0 9,8 19,6 29,4 39,2 49
Dari data Tabel 2.4 dapat digambarkan sebuah grafik hubungan antara
kecepatan dan waktu yang juga merupakan sebuah persamaan garis lurus seperti
pada Gambar 2.9. Jadi percepatan seragam dapat diperoleh dengan persamaan
