Standarisasi Helm Komposit TINJAUAN PUSTAKA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Standarisasi Helm

Industri 2.1.1. Standarisasi Secara umum helm yang digunakan oleh pekerja sebagai alat pelindung diri pada Negara- negara maju sudah mempunyai standard tertentu sesuai dengan kebijakan dan peraturan yang ditetapkan oleh pemerintahnya. Beberapa standard helm yang dikenal luas dan banyak menjadi referensi, ialah: ANSI Z89.1-1997 [6], JIS T8131-1977 [7], dan SNI 19-1811-1990 [8] 2.1.2. Komponen helm Komponen helm industri terdiri atas beberapa bagian. Secara umum bagian-bagian tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Keterangan gambar 3 2 1 7 6 5 4 : 1. Tempurung 2. Jaring 3. Pelindung sinar matahari 4. Peredam benturan 5. Tali cincin 6. Bantalan kepala 7. Tali dagu Gambar 2.1 Komponen helm industri

2.2. Komposit

2.1 Mekanisme kegagalan komposit Komposit merupakan komponen rekayasa skala makro engineering macroscale, yang tersusun dari kombinasi dua atau lebih material yang menghasilkan kemampuan properties yang lebih baik daripada bila komponen itu berdiri sendiri. Kelakuan komposit adalah sangat kompleks M. Rafiq Yanhar : Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit Gfrp Yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, 2008 USU Repository © 2008 karena sangat tergantung pada bagaimana masing-masing komponen material dikombinasikan. Kemampuan mekanis secara keseluruhan dapat saja menjadi sangat berbeda walaupun komponen penyusunnya sama, tetapi proses pembuatannya berbeda. Dikarenakan penggunaan komposit yang luas dalam bidang kehidupan, maka kerusakan kecil yang terjadi padanya seperti kerusakan serat fiber breaking, keretakan matriks matrix cracking, berpisahnya lapisan antara interface debonding, delaminasi delamination, dan lain-lain; yang mana mekanisme ini tidak boleh diabaikan didalam memperhitungkan kemampuannya [9]. Pemeriksaan fraktografi merupakan suatu cara yang efektif dan berguna dalam memeriksa kerusakan diatas ASTM E-30, 2002. Tidak sama seperti metal dimana kegagalan mungkin didominasi oleh pertumbuhan dari retakan makro macrocracks, komposit diperkuat serat FRP gagal didalam sebuah cara mode komulatif yang dapat melibatkan sebuah kombinasi dari mode yang berbeda seperti kerusakan serat fiber breaking, keretakan matriks matrix cracking dan berpisahnya serat dan matriks matriksfiber debonding, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.2. Gambar 2.2 Model cara kegagalan pada komposit diperkuat serat yang tidak searah . M. Rafiq Yanhar : Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit Gfrp Yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, 2008 USU Repository © 2008 Gambar 2.3 Mikro kerusakan laminasi pada matriks, dan terjadi delaminasi pada lapisan matriks Gambar 2.4 Mikro kerusakan laminasi, terjadi kerusakan serat dan matriks serta delaminasi antara lapisan serat dan matriks Gambar 2.5 Stress whitening zone kepatahan T300F 185 graphiteepoxy propagasi retak dari kiri ke kanan Masing – masing cara mode dapat saja terjadi pada waktu yang berlainan dan juga dapat terjadi secara bersamaan pada lokasi kegagalan. Pada Gambar 2.3 hingga 2.5 diperlihatkan gambar mikro micrograph dari permukaan interface dari material laminasi yang mengalami kegagalan, serta digambarkan mekanisme retak maupun arah progasi dari keretakan tersebut. 2.2.2. Bahan serat M. Rafiq Yanhar : Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit Gfrp Yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, 2008 USU Repository © 2008 Bahan serat yang umum dipakai sebagai penguat pada komposit sangat bervariasi, dimana penggunaannya tergantung pada jenis operasional dari komposit tersebut. Serat–serat yang umum di pakai antara lain adalah [10] : a. serat Karbon b. serat Kevlar c. serat S-glass d. serat E-glass, dll. Jenis susunan arah serat yang digunakan ada dua jenis yaitu: a. Woven Roving WR Woven roving Gambar 2.6 mempunyai bentuk seperti anyaman tikar, serat gelas yang teranyam dibuat saling bertindih secara selang-seling kearah vertikal dan horisontal 0 dan 90 . Kumpulan anyaman adalah seperti tali; anyaman ini memberikan penguatan kearah vertikal dan horisontal. Pemakaiannya dalam konstruksi terutama pada bagian frame dan girder. WR ini sedikit kaku, sehingga agak sulit dibentuk terutama bila digunakan untuk bagian berlekuk tajam. Gambar 2.6 Susunan serat woven roving. Serat melintang Serat memanjang b. Chop Strand Mat CSM Chop strand mat Gambar 2.7 mempunyai bentuk seperti anyaman tidak teratur, serat gelas yang teranyam dibuat bertindih secara tidak teratur kesegala arah undirectional. Serat gelas yang teranyam mempunyai panjang serat yang relatif lebih pendek dari panjang serat WR. M. Rafiq Yanhar : Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit Gfrp Yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, 2008 USU Repository © 2008 Kumpulan anyaman adalah seperti tumpukan jerami; anyaman ini memberikan penguatan ke segala arah. Pemakaiannya dalam konstruksi terutama pada bagian Hull. CSM ini lebih fleksibel, sehingga mudah dibentuk dan mudah digunakan untuk bagian berlekuk tajam. Gambar 2.7 Susunan serat chop strand mat Serat Gelas 2.2.2 Komposit sebagai material helm industri Banyak jenis material yang dapat dipilih untuk membentuk helm industri, contohnya untuk helm standard terbuat dari jenis polimer : Polyethylene PE, Polyprophylene PP atau Acrylic Butadien Styrene ABS, sedangkan helm non standard misalnya Ethylene Propelene Copolymer. Dalam penelitian ini helm dibuat dari bahan komposit GFRP, dengan material penyusun helm dan sifat mekaniknya seperti berikut : a. Bahan matriks adalah Unsaturated Polyester Resin 157 BQTN EX dengan sifat mekanis seperti diperlihatkan pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Sifat mekanik unsaturated polyester resin 157 BQTN EX Sifat mekanis Satuan Harga M. Rafiq Yanhar : Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit Gfrp Yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, 2008 USU Repository © 2008 Berat jenis Modulus elastisitas E Kekuatan tarik statis Elongation Mgm -3 GPa MPa 1.215 0,03 55 1.6 b. Bahan serat adalah serat E-glass, dengan sifat mekanik seperti diperlihatkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2 Sifat mekanik serat jenis E-glass Sifat mekanis Satuan Harga Diameter Densitas Modulus elastisitas E Kekuatan tarik Elongation μm kg.m -3 GPa MPa 12 2530 s.d 2600 7,3 350 4.8 Penggunaan komposit saat ini semakin luas misalnya di sektor olahraga kita temui berbagai perlengkapan olahraga seperti papan surfing, raket tenis dan bulutangkis, perahu layar, atau untuk pesawat tempur maupun pesawat luar angkasa yang semuanya membutuhkan bahan yang ringan tapi kuat. Dalam penelitian ini diharapkan helm yang terbuat dari bahan komposit GFRP juga dapat memiliki sifat yang ringan namun tetap kuat sehingga memberikan kenyamanan bagi pemakainya.

2.3 Pengukuran Tegangan Pada Helm