TINJAUAN PUSTAKA Dr.-Ing. Ikhwansyah Isranuri.

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pendahuluan Parking bumper adalah sebuah alat yang digunakan sebagai penahan roda kenderaan pada saat parkir. Parking bumper sering dijumpai pada lokasi perparkiran gedung perkantoran, pusat perbelanjaan atau supermarket dan lain-lain. Parking bumper ini berfungsi untuk menciptakan keteraturan perparkiran pada area parkir kenderaan roda empat dan juga sebagai penuntun serta pengaman kenderaan pada saat parkir, seperti diperlihatkan pada gambar 2.1. Gambar 2.1. Lokasi perparkiran pada salah satu pusat perbelanjaan Gambar 2.1. tersebut adalah lokasi perparkiran untuk bangunan gedung. Penggunaan parking bumper bertujuan untuk menghindari terjadinya kecelakaan saat kenderaan diparkir sehingga kecelakaan dilokasi parkir dapat dikurangi, menciptakan keteraturan lokasi parkir, sehingga pemilik kenderaan merasa nyaman ketika Parking bumper beton Universitas Sumatera Utara meninggalkan kenderaan tersebut diperparkiran, sebuah kenderaan dalam posisi parkir seperti terlihat pada gambar 2.2. Gambar 2.2. Kenderaan pada saat parkir 2.2. Desain Produk Desain produk adalah perubahan atau penggantian informasi yang mencirikan terhadap kebutuhan dan persyaratan sebuah produk untuk menjadi pengetahuan tentang produk tersebut. Penggantian informasi ini bertujuan untuk menciptakan dan mengevaluasi produk sesuai dengan tujuan yang akan dicapai [5]. Proses penerapan berbagai teknik dan prinsip-prinsip ilmiah, hal ini merupakan definisi desain teknik yang bertujuan sebagai sebuah proses atau sebuah sistem yang cukup terperinci untuk memungkinkan terealisasi dalam pembuatannya. Suatu desain produk yang baik dapat menghasilkan pengembangan produk yang sukses. Desain didasarkan pada kelebihan produk, praktis dalam pembuatan, biaya fabrikasi yang Parking bumper beton Universitas Sumatera Utara relatif lebih murah, pemasaran. Sementara pada faktor kombinasi adalah dimana desain produk tersebut memenuhi persyaratan yang dibutuhkan pelanggan [6]. Prinsip dasar proses desain adalah: 1. Untuk mengurangi pemakaian material. 2. Mendaur ulang recycle. 3. Ketidaksesuaian dengan kebutuhan. 4. Untuk menghindari kerja ulang re-work terhadap produksi. 5. Untuk kebutuhan efisiensi dan kesesuaian terhadap standar. Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam proses desain yaitu: 1. Mengidentifikasi kebutuhan, atau bisa diartikan sebagai gambaran dan pernyataan masalah yang samar-samar untuk dikembangkan dari sebuah informasi. 2. Mengindentifikasi dan memahami masalah, selanjutnya memulai tujuan. 3. Memahami konsep asli. 4. Menciptakan spesifikasi tugas yang terperinci dan membuat batasan masalah. 5. Membuat sebanyak mungkin alternatif pendekatan desain, umumnya pada tahapan ini menentukan nilai dan kualitas. 6. Penyelesaian tahap-tahap sebelumnya selanjutnya menganalisa lalu menentukan diterima, ditolak ataupun dimodifikasidesain ulang. Lalu ditetapkan solusi yang dipilih. Universitas Sumatera Utara 7. Penentuan desain yang dipilih atau diterima. 8. Pengerjaan detail yaitu pembuatan gambar teknik, identifikasi penyuplai vendor serta membuat spesifikasi manufaktur, dan lain-lain. 9. Merealisasi desain dengan membuat prototipe. 10. Menentukan kuantitas produksi [6]. 2.3. Pemilihan Desain Parking Bumper Parking bumper didesain dalam tiga bentuk desain yaitu: bentuk balok, setengah bola dan polygon trapesium ketiga bentuk ini didesain dengan ukuran yang sama yaitu: 250 x 200 x 130 mm. dengan asumsi bahwa parking bumper ini lebih banyak dijumpai dilapangan, gambar desain parking bumper seperti terlihat pada gambar 2.3. Gambar 2.3. Desain parking bumper a. Balok, b Setengah bola, dan c Trapesium a b c Universitas Sumatera Utara 2.4. Material Komposit Material komposit terdiri dari dua bagian utama di antaranya: 1 Matriks, dan 2 Penguat reinforcement. Materilal komposit ini menghasilkan sebuah material baru dengan sifat-sifat ataupun karakteristiknya yang masih didominasi oleh sifat- sifat material pembentuknya [7]. Sehingga pemilihan jenis material yang tepat dengan menggunakan jenis material komposit disebabkan oleh kekuatan materialnya lebih baik akibat penggabungan antara dua atau lebih material penyusunnya. Material komposit terbentuk oleh dua jenis fasa, yaitu fasa matriks dan fasa penguat. Fasa matriks adalah material fasa kontinyu yang selalu tidak kaku dan lemah, sedangkan fasa penguat selalu lebih kaku dan kuat, akan tetapi fasa penguat ini lebih rapuh. Data penelitian sebelumnya memperoleh hasil dengan beragam komposisi sebagaimana terlihat pada tabel 2.1. [8]. Tabel 2.1. Komposisi berdasarkan variasi komposisi serta berat jenis [8] Variasi No Blowing Agent Resin Serat Katalis ρ kgm 3 1. 1. 20 60 10 10 1096 2. 30 50 10 10 945 3. 40 40 10 10 936 4. 10 70 10 10 1124 2. 1. 20 65 5 10 1108 2. 20 55 15 10 1077 3. 1. 40 35 15 10 872 2. 10 70 10 10 1022 Penggabungan kedua fasa tersebut menghasilkan material yang dapat mendistribusikan beban yang diterima disepanjang penguat, sehingga material Universitas Sumatera Utara menjadi lebih tahan terhadap pengaruh beban tersebut. Penguat umumnya berbentuk serat, rajutan, serpihan, dan partikel, yang dibenamkan kedalam fasa matriks, penguat merupakan fasa diskontinyu yang selalu lebih kuat dan kaku daripada matriks dan merupakan kemampuan utama material komposit dalam menahan beban. Pada hasil uji statik tarik dengan berbagai variasi komposisi diperoleh berat jenis yang beragam, seperti ditunjukkan pada tabel 2.1., dan pada hasil pengujian mechanical properties diperlihatkan pada tabel 2.2. Tabel 2.2. Hasil pengujian mechanical properties [8] Variasi No Kekuatan Tarik MPa Elongasi Syt MPa ε E MPa 1. 1. 7,427 2,571 7,427 0,02571 288.8759 2. 8,049 2,363 8,049 0,02363 340,6263 3. 2,531 2,454 2,531 0,02454 103,1377 2. 1. 4,628 3,220 4,628 0,0322 143,7267 2. 1,715 3,589 1,715 0,03589 47,7849 3. 1. 1,871 4,234 1,871 0,04234 44,1898 2.4.1. Material Komposit Polymeric Foam Material komposit Polymeric Foam terdiri dari Polyester resin tak jenuh dan Blowing Agent. Blowing Agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Polyol dan Isocyanate. Sementara untuk mempercepat proses polymerisasi digunakan katalis jenis MEKPO. Universitas Sumatera Utara 2.4.1.1. Polyester resin tak jenuh Polyester resin tak jenuh merupakan polimer kondensat yang terbentuk berdasarkan reaksi antara polyol yang merupakan organik gabungan dengan alkohol multiple atau gugus fungsi hidroksi, dan polycarboxylic, yang mengandung ikatan ganda. Tipikal jenis polyol yang digunakan adalah glycol, seperti ethylene glycol. Sementara asam polycarboxylic yang digunakan adalah asam phthalic dan asam maleic. Polyester resin tak jenuh adalah jenis polimer thermoset yang memiliki struktur rantai karbon yang panjang. Matrik yang berjenis ini memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukan [9]. Pada desain struktur dilakukan dengan cara pemilihan matriks dan penguat, hal ini dilakukan untuk memastikan kemampuan material sesuai dengan produk yang akan dihasilkan. Dalam desain struktur ini jenis matriks yang akan digunakan adalah Polyester resin tak jenuh dan penguat serat tandan kosong kelapa sawit. Matriks ini tergolong jenis polimer thermoset yang memiliki sifat dapat mengeras pada suhu kamar dengan penambahan katalis tanpa pemberian tekanan ketika proses pembentukannya [2]. Struktur material yang dihasilkan berbentuk crosslink dengan keunggulan daya tahan yang lebih baik terhadap jenis pembebanan statik dan impak. Hal tersebut disebabkan oleh molekul yang dimiliki bahan dalam bentuk rantai molekul raksasa, atom-atom karbon yang saling mengikat satu dengan lainnya mengakibatkan struktur molekulnya menghasilkan efek peredaman yang Universitas Sumatera Utara cukup baik terhadap beban yang diberikan [9]. data karakteristik mekanik material polyester resin tak jenuh seperti terlihat pada tabel 2.3. [10]. Tabel 2.3. Karakteristik mekanik polyester resin tak jenuh SIFAT MEKANIK SATUAN BESARAN Berat Jenis ρ Mg.m -3 1,2 sd 1,5 Modulus Young E GPa. 2 sd 4,5 Kekuatan Tarik σ T MPa 40 sd 90 Umumnya material ini digunakan dalam proses pembentukan dengan cara penuangan antara lain perbaikan body kenderaan bermotor, pengisi kayu dan sebagai material perekat. Material ini memiliki sifat perekat dan aus yang baik, dan dapat digunakan untuk memperbaiki dan mengikat secara bersama beberapa jenis material yang berbeda. Material ini memiliki umur pakai yang panjang, kestabilan terhadap sinar Ultraviolet UV, dan daya tahan yang baik terhadap serapan air. Kekuatan material ini diperoleh ketika dicetak kedalam bentuk komposit, dimana material- material penguat, seperti serat kaca, karbon dan lain-lain, akan meningkatkan sifat mekanik material tersebut sementara ketika dalam keadaan tunggal material ini bersifat rapuh dan kaku [11]. 2.4.1.2. Blowing Agent Blowing Agent adalah material yang digunakan untuk menghasilkan struktur berongga pada komposit yang dibentuk. Jenis blowing agent yang digunakan dalam penelitian ini adalah polyurethane. Universitas Sumatera Utara Polyurethane adalah suatu jenis polimer yang mengandung jaringan urethane yaitu -NH-CO-O-. polyurethane dibentuk oleh reaksi senyawa isosianat yang bereaksi dengan senyawa yang memiliki hydrogen aktif seperti diol polyol, yang mengandung group hydroksil dengan pemercepat katalis. Unsur nitrogen yang bermuatan pada kelompok alkohol polyol akan membentuk ikatan urethane antara dua unit monomer dan menghasilkan dimer urethane. Reaksi isosianat ini akan membentuk amina dan gas karbon dioksida CO 2 Berdasarkan sifat mekaniknya [13] Material ini memiliki 4 empat sifat penting di antaranya: . Gas ini yang kemudian akan membentuk busa pada material polimer yang terbentuk [12]. Material yang terbentuk dari campuran Blowing Agent dan polimer disebut dengan material Polymeric Foam. Material Polymeric Foam banyak ditemukan sebagai busa kaku dan fleksibel yang digunakan sebagai pelapis atau perekat material. 1. Sifat Elastik Sifat ini berhubungan dengan sifat kekakuan material yang terdiri dari geometri, bentuk dan mikrostrukturnya. 2. Sifat Viskoelastik Sifat peredaman solid material, sifat ini merupakan efek dari bentuk geometri material tersebut. 3. Sifat Akustik. Sifat ini berhubungan dengan sifat media yang dilewati oleh perambatan suara akibat bentuk struktur yang berongga akan memudahkan gelombang Universitas Sumatera Utara udara masuk kedalam material dan terserap atau terperangkap sebagian besar kedalam struktur tersebut. Dengan demikian suara yang keluar dan atau dipantulkan oleh material Polymeric Foam akan mengalami pelemahan. 4. Sifat Viskoakustik. Sifat ini berhubungan dengan peredaman fluida yang dihubungkan dengan geometri, bentuk mikrostrukturnya yang sama dengan sifat elastiknya [13]. 2.4.1.3. Katalis MEKPO Katalis merupakan material kimia yang digunakan untuk mempercepat proses reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Pemberian katalis dapat berfungsi untuk mengatur waktu pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung. 2.4.2. Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit TKKS Untuk penguat komposit digunakan serat tandan kosong kelapa sawit yang akan dicampurkan kedalam matriks. Tiap kandungan serat tandan kosong kelapa sawit secara fisik mengandung bahan–bahan serat seperti lignin 16,19, selulosa 44,14 dan hemi selulosa 19,28 yang mirip dengan bahan kimia penyusun kayu [4]. Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh sebuah institusi komersial terhadap komposisi bahan kimianya diketahui bahwa kandungan bahan serat tandan kosong kelapa sawit merupakan kandungan terbesar seperti terlihat pada tabel 2.4. Berdasarkan data tabel 2.4. maka terlihat bahwa kandungan yang sangat dominan Universitas Sumatera Utara adalah serat, sehingga akan mampu memberikan sifat mekanik yang cukup baik terhadap material komposit yang akan dibentuk. Tabel 2.4. Parameter tipikal tandan kosong kelapa sawit per kg [14] No Bahan-Bahan Kandungan Komposisi 1. Uap air 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 100,00 Permasalahan yang dihadapi pada penggunaan limbah dari tandan kosong kelapa sawit adalah terdapat kandungan zat ekstraktif dan asam lemak yang sangat tinggi, sehingga dapat menurunkan sifat mekanik material yang dibentuk [2]. Tandan kosong kelapa sawit segar dari hasil pabrik kelapa sawit umumnya memiliki komposisi lignoselulose 30,5, minyak 2,5 dan air 67, sedangkan bagian lignoselulose sendiri terdiri dari lignin 16,19, selulose 44,14 dan hemiselulose 19,28 [8]. Sehingga pada pembuatan material ini tandan kosong kelapa sawit terlebih dahulu direndam kedalam larutan NaOH 0,4 selama sehari, kemudian dicuci dengan air bersih, dan dikeringkan pada suhu kamar selama kurang lebih 3 hari Universitas Sumatera Utara