Download - karet aditif
-
7/22/2019 karet aditif
1/13
BAB 2
Tinjauan Pustaka.
2.1. KaretAlam (KA).
Karet adalah polimerhidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan
(dikenal sebagai latex) yang diperoleh darigetah beberapa jenis tumbuhan
karet tetapi dapat jugadiproduksi secara sintetis .Sumberutama dari latex yang
di gunakan untuk menciptakan karet adalah pohon karet Hevea brasiliensis
(Euphorbiaceae). Ini dapat dilakukan dengan cara melukai kulit pohon
sehinggapohon akan memberikan respon yang menghasilkan lebih banyak latexlagi seperti yang dapat dilihat padaGambar2.1.
Gambar.2.1.Karet Alam
Karet alam merupakan senyawa hidrokarbon yang mengandung atom
karbon (C) dan atom hidrogen (H) dan merupakan senyawa polimer dengan
isoprena sebagai monomernya. Rumus empiris karet alam adalah (C5 H 8)n.
Dengan perbandingan atom-atom karbon dan hidrogen adalah 5 : 8 dan n
menunjukkan banyaknyamonomer dalam rantai polimer,yang berat molekul rata-
ratanyatersebarantara10.000 400.000.
Karet mempunyai warna putih hingga kuning kecoklatan,ban mobil
berwarna hitam karena karbon yang berallotrop dengan karbon hitam
ditambahkan untuk memperkuat polimer.Bila sepotong vulkanisir,karet yang
berikatan silang seperti pitakaret diulurkemudian dilepas maka ikatan silang itu
akan menarik rantai-rantai polimer kembali ke bentuk semula.Tanpa proses
vulkanisasi ,rantai-rantai polimer akan meluncur lepas ke satu monomer yang
lainnya.
-
7/22/2019 karet aditif
2/13
Karet alam adalah jenis karet pertama yang dibuat sepatu. Sesudah
penemuan proses vulkanisasi oleh Charles Goodyearyang membuat karet menjadi
tahan terhadap cuaca dan tidak larut dalam minyak, maka karet mulai digemari
sebagai bahan dasar dalam pembuatan berbagai macam alat untuk keperluan
dalam rumah ataupun pemakaian di luar rumah seperti sol sepatu dan bahkan
sepatu yang semuanyaterbuat dari bahan karet.
Dalam bentuk bahan mentah, karet alam sangat disukai karena mudah
menggulung padaroll sewaktu diproses dengan open mill/penggiling terbukadan
dapat mudah bercampurdengan berbagai bahan-bahan yang diperlukan di dalam
pembuatan kompon. Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah
dilengketkan satu sama lain sehingga sangat disukai dalam pembuatan barang-
barang yang perlu dilapisi sebelum vulkanisasi dilakukan. Keunggulan daya
lengket inilah yang menyebabkan karet alam sulit disaingi oleh karet sintetik
dalam pembuatan karkas untuk ban radial ataupun dalam pembuatan sol karet
yang sepatunyadiproduksidengan caravulkanisasilangsung.
Karet alam adalah merupakan salah satu komoditi alam Indonesia yang
sangat berlimpah .Aplikasi dari karet alam banyak digunakan dalam pembuatan
ban dan jugabanyak dikembangkan sebagai pengganti karet sintetik padamaterial
termoplastik elastomer (TPE).Banyak juga dilakukan penelitian tentang
termoplastik vulkanisasi (TPVs) berdasarkan karet alam (KA) dan polipropilena
(PP).
Untuk menghasilkan bahan TPE yang baik (Anoma
Thitithammawong,2007), meneliti pengaruh dari berbagai jenis dan konsentrasi
peroksidapada sifat reologi, mekanik dan morfologi dari KA/ PP 60/40 TPVs .
Faktor utama yang mempengaruhi sifat-sifat TPVs adalah: ikatan silang ,suhu,
efisiensi dan jumlah relatif dari dekomposisi masing-masing peroksida, dalam
kombinasi dengan degradasi PP terhadap peroksida.DCP ( Dikumil Peroksida)
dan DTBPIB(Di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene ) memiliki suhu silang khas
dekat dengan suhu pencampuran, memberikan efisiensi ikatan silang tinggi, dan
radikal yang sangat reaktif. Sebagian besar TPVs berdasarkan KA telah
difokuskan padapencampuran dengan polipropilena dan polietilena. Selain KA
-
7/22/2019 karet aditif
3/13
baku, bentuk modifikasi dari KA juga telah banyak digunakan untuk
mempersiapkan TPVs. Ini termasuk karet alam terepoksidasi (EKA) , maleat
karet alam (MKA) dan grafting kopolimer dengan monomer vinil KA, seperti
metilmetakrilat dan stirena.(Skulrat Pichaiyut, Charoen Nakason,2008)
(Bahrudin ,2008) meneliti pembuatan TPE dari campuran karet alam dan
polipropilena dengan meningkatkan kompatibilisasi dan sifat-sifat campuran
KA/PP dengan memanipulasi parameter-parameter yang meliputi komposisi
KA,komposisi sulfur sebagai agen ikatan silang pada reaksi vulkanisasi
,modifikasi KA dengan pencangkokan gugus OH dan penambahan maleat
polipropilena (AM-g-PP) sebagai bahan kompatibiliser .Dari hasil penelitian
menunjukkan KA/PP dengan fasa KA tervulkanisasi dinamik dan termodifikasi
gugus OH bersifat tidak dapat campur .Dengan penambahan AM-g-PP dapat
menurunkan nilai energi bebas pencampuran ,namun masih tetap bernilai positif.
Penambahan (AM-g-PP) dapat meningkatkan sifat mekanik paduan KA/PP
dengan fasaKA termodifikasigugus OH,dan pencampuran dengan internalmixer
lebih baik dibandingkan dengan menggunakan singlescrew extruder.
(Yulihastiwi,2008) Meneliti bahan TPE dari campuran karet alam (KA) dan
Polipropilena.Dengan mempelajari pengaruh perlakuan awal fasa KA dengan
penambahan Potasium Permanganat (KMnO4) terhadap kompatibilitas campuran
yang ditunjukkan dari sifat mekanik ,termal dan morfologi.SelanjutnyaKA yang
sudah teroksidasi dicampur dengan bahan kuratif sulfur sehingga menghasilkan
kompon KA dengan menggunakan Two Roll Mixing .Dari penelitian diperoleh
dengan penambahan KMnO4 ternyata tidak kompatibel antara KA/PP namun
dapat memudahkan proses.
(Nor Hayati Muhammad,2003).Melakukan campuran antara KA/PP dengan
memakai HVA-2 sebagai bahan kompatibiliser dan menghasilkan peningkatan
kekuatan impak (Methew dan Tinker1986). HVA-2 kompatibiliseryang baik
dalam campuran PP dan karet alam selamaproses untuk memberikan perekatan
antaramukayang lebih baik di antarafasaPP dan fasakaret alam. Pembentukan
ikatan silang dalam fasa getah juga dipengaruhi oleh HVA-2. Jadi kedua-dua
keadaan ini dapat menyebabkan kekuatan impak gabungan KA/PP meningkat.
-
7/22/2019 karet aditif
4/13
Menurut Bucknal (1977) kekuatan impak sesuatu campuran dipengaruhi oleh
beberapa faktor seperti perekatan antara fasa, morfologi fasa serta kekuatan
kohesiffasakaret alam.
2.1.1. Sifat-SifatKaretAlam.
Sifat-sifat mekanik yang baik dari karet alam menyebabkannya dapat
digunakan untuk berbagai keperluan umum seperti sol sepatu dan telapak ban
kendaraan. Pada suhu kamar, karet tidak berbentuk kristal padat dan juga tidak
berbentuk cairan. Perbedaan karet dengan benda-benda lain, tampak nyata pada
sifat karet yang lembut,fleksibel dan elastik. Sifat-sifat ini memberi kesan bahwa
karet alam adalah suatu bahan semi cairan alamiah atau suatu cairan dengan
kekentalan yang sangat tinggi namun begitu, sifat-sifat mekaniknyamenyerupai
kulit binatang sehinggaharus dimastikasi untuk memutus rantai molekulnyaagar
menjadi lebih pendek. Proses mastikasi ini mengurangi keliatan atau viskositas
karetalam sehinggaakan memudahkan proses selanjutnyasaatbahan-bahan lain
ditambahkan. Banyak sifat-sifat karet alam ini yang dapat memberikan
keuntungan atau kemudahan dalam proses pengerjaan dan pemakaiannya, baik
dalam bentuk karet atau kompon maupun dalam bentuk vulkanisat.
Sifat fisik karet mentah dapat dihubungkan dengan duakomponen yaitu
viskositas dan elastisitas yang bekerja secara serentak. Viskositas diperlukan
untuk mengukur ketahanan terhadap aliran (deformasi). Terjadinya aliran pada
karet yang disebabkan oleh adanyatekanan/ gayadisebabkan oleh duahal, yaitu:
1.Terlepasnyaikatan di dalam atau antararantai poli isoprenaseperti terlepasnyabenang-benang yang telah dirajut. Hal ini terjadi padatekanan yang rendah
2.Terlepasnyaseluruh ikatan rantai poli isoprenadan satu monomerdenganmonomeryang lain saling tindih akan membentuk kristal.
Dengan demikian komponen viskositas adalah irreversible dan dihitung sebagai
aliran dingin (cold flow) dari karet mentah, sedangkan elastisitas energi yang
diukursegeradikembalikan oleh karet setelah diberikan input energi kepadanya.
Elastisitas menunjukkan jarak diantaraujung-ujung rantai poli isoprena.
-
7/22/2019 karet aditif
5/13
Tabel.2.1. Komposisi Karet Alam (Surya I,2006)
No Komponen Komponen dalam Komponen dalam
Latex segar(%) latex kering (%)
1 Karet Hidrokarbon 36 92-94
2 Protein 1,4 2,5-3,5
3 Karbohidrat 1,6
4 Lipida 1,6 2,5-3,2
5 Persenyawaan Organik Lain 0,4
6 Persenyawaan Anorganik 0,5 0,1-0,5
7 Air 58,5 0,3-1,0
2.1.2.Kompon Karet.
Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah dilengketkan satu sama
lain sehinggasangat disukai. Kompon karet dapat dibuat sesuai dengan formulasi
yang dibutuhkan ,seperti kompon untuk karet vulkanisir ,kompon karet silikon
dengan berbagai pilihan warna,ataupun kompon yang dikerjakan sesuai dengan
kriteriaakhiryang dibutuhkan .
(a) (b) (c)
Gambar.2.2.BeberapaJenis Kompon Karet.
a. Karet kompon b. Kompon karet vulkanisir c. Kompon karet silikon
Pembuatan dan pembentukan kompon karet merupakan tahap awal dari
produksi barang jadi karet. Pembuatan kompon dilakukan dengan cara
pencampuran karet dengan bahan kimiasesuai dengan formulasi yang dibutuhkan
-
7/22/2019 karet aditif
6/13
di dalam mesin pencampur dan pembentukan dilakukan di dalam mesin
pembentuk setelah terlebih dahulu dilunakkan. Mesin two roll mill mampu
menghasilkan kompon yang homogen dengan cara memasukkan dan
mendispersikan bahan-bahan pencampurkedalam karet sehingga mudah diolah .
Mesin pembentuk mampu melunakkan kompon dengan cara menggesek dan
memanaskannyadi dalam silinderdan lalu dibentuk dalam cetakan . Dalam proses
pencampuran dan pembentukkan kompon diperlukan gaya geser yang cukup
besaruntuk melunakkan bahan dan ditambah lagi dengan energi panas .
2.1.3.Bahan Tambahan.
Untuk membuat barang-barang plastik dan karet agar mempunyai sifat-
sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan
baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan
tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan
mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya , maka bahan
tambahan atau bahan pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan
pelunak (plasticizer), bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant),
bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame
retardant dsb.
2.1.3.1.Pemercepat(Acceleator).
Bahan pemercepat berfungsi untuk membantu mengontrol waktu dan
temperaturpadaproses vulkanisasi dan dapat memperbaiki sifat vulkanisasi karet.
Beberapajenis bahan pemercepat antaralain bahan pemercepat organik.
Misalnya,Marcapto BenzhoathizoleDisulfida(MBTS),Marcapto Banzhoathizole
(MBT), dan Diphenil Guanidin (DPG), Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD)
dan bahan pemercepat anorganik, misalnyaKarbonat, Timah hitam, Magnesium,
dan lain-lan. Gambar.2.3. Menunjukkan beberapa bahan pemercepat untuk karet
alam.
-
7/22/2019 karet aditif
7/13
(a) (b)
Gambar.2.3.Beberapabahan pemercepat.
(a).TetraMetil ThiuraDisulfarat (TMTD) (b).Marcapto Banzhoathizole
2.1.3.2.Pengaktif(Activator).
Bahan pengaktifadalah bahan yang dapat meningkatkan kerjadari bahan
pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan
pengaktif. Bahan pengaktifyang bisadigunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,
MgO dan sebagainya. Campuran bahan pengaktif, bahan pemercepat dan belerang
(S)disebut sistem vulkanisasi dari kompon (vulcanising system of thecoumpond).
2.1.3.3. Penstabil (Stabillizer)
Stabilizerberfungsi untuk mempertahankan produk plastik dari kerusakan,
baik selama proses, dalam penyimpanan maupun aplikasi produk. Ada 3 jenis
bahan penstabil yaitu : penstabil panas (heat stabilizer), penstabil terhadap sinar
ultraviolet (UV Stabilizer)dan antioksidan.
UV stabilizer.
UV stabilizer berfungsi mencegah kerusakan barang plastik akibat
pengaruh sinar matahari. Hal ini dikarenakan sinar matahari mengandung sinar
ultra violet dengan panjang gelombang 3000-4000A yang mampu memecah
sebagian besarsenyawakimiaterutamasenyawaorganik.
Antioksidan (Antioxidan).
Antioksidan adalah molekul yang mampu memperlambat ataupun
mencegah oksidasi molekul lain . Oksidasi merupakan suatu reaksi kimia yang
mentransfer elektron dari satu zat ke oksidator . Reaksi oksidasi dapat
-
7/22/2019 karet aditif
8/13
-
7/22/2019 karet aditif
9/13
Polimermenjadi rapuh.
Kecepatan alirpolimertidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi.
Sifat kuat tariknyaberkurang.
Terjadi retak-retak padapermukaan produk.
Terjadi perubahan warna.
Jenis bahan antioksidan diantaranyaButilated Hidroksi Toluen (BHT)dan Phenil-
Beta-Naphthyl-amine(PBN).
2.1.3.4.Inisiator.
Inisiator sering digunakan untuk membentuk radikal bebas. Sebahagian
besar polimer sintetik dihasilkan melalui proses polimerisasi reaksi rantai yang
sering disebut polimerisasi adisi .Inisiator organik seperti benzoil peroksida
banyak digunakan sebagai perekat yang bahagiannyasamadari suatu inisiatordan
suatu cairan seperti dibutil flatat. Peroksida organik mudah diuraikan dan dapat
dipercepat dengan pemanasan.Penambahan dalam jumlah sedikit dari amina
tersierseperti : C6H6N(CH2)2 atau N,N-dimetil anilineatau dengan garam-garam
organik dari logam-logam kuat seperti kobal naphthenat.
2.2. Ban.
Ban terdiri dari bahan karet atau polimer yang sangat kuat diperkuat
dengan serat-serat sintetik dan baja yang sangat kuat yang menghasilkan suatu
bahan yang mempunyai sifat-sifat unik seperti kekuatan tarik yang sangat kuat
,fleksibel ,ketahanan pergeseran yang tinggi .(Bujang B.K.Huat,2004)
Ban terdiri dari tigakomponen utamayaitu karet, baja, dan serat. Untuk
menggiling ban menjadi serbuk karet dilakukan dengan proses Ambien atau
cryogenic grinding .Karet memberikan kontribusi terbesar bahan ban (lebih
kurang 60% berat). Ban adalah material komposit, biasanya dari karet alam /
karet isoprenayang digunakan untuk ban truk dan ban mobil penumpang seperti
pada sabuk tapak, sidewall, carcassply, dan innerliner. Ada perbedaan jumlah
karet stirena butadiena yang digunakan pada ban truk ,dimana jumlah karet
-
7/22/2019 karet aditif
10/13
stirena butadiena lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan karet styrene
butadienepada carcassply , dasartapak . (Carl Thodesen,2009).
Gambar2.5 .Produksi karet alam .(Situs KimiaIndonesia)
Sebuah ban mengandung 30 jenis karet sintesis , delapan jenis karet alam
,delapan jenis karbon hitam, tali baja ,polyester ,nilon ,manik-manik baja ,silika
dan 40 jenis bahan kimia,minyak dan pigmen . (ExposureRiserch,2009)
Enviromental Protection Agency (EPA) mengidentifikasikan bahwa di dalam
sebuah ban mempunyai bahan campuran dan material seperti yang ditunjukkan
padaTabel.2.2
Table2.2 . Bahan-bahan dalam ban (ExposureRiserch,2009)
No NamaBahan No NamaBahan
1 Acetone 15 Pigments
2 Nickel 16 Manganese
3 Aniline flameretardants 17 Polyester
4 Phenol 18 Chloroethaneisobutyl
5 Barium 19 Methyl6 Polycyclicaromatic 20 Cobalt trichloroethylene
Hydrocarbons
7 Benzothiazole 21 Arsenic
8 Methyl ethyl ketone 22 Isoprene
9 Styrenebutadene 23 Benzene10 Chromium toluene 24 Lead
11 Copper 25 Cadmium
12 Halogenated 26 Mercury
13 Nylon 27 Rayon
14 Latex 28 Naphthalene
-
7/22/2019 karet aditif
11/13
Khususnya mengandung 85% hidrokarbon ,10-15 % bajadan bahan-bahan kimia
. Padaban dilakukan proses vulkanisasi yaitu suatu teknik pembekuan sehingga
ban tahan lama(WBCSD,2008). Berat ban-ban mobil sebesar7,5-9 kg dan berat
ban truk 50-80 kg . Ban bekas mempunyai komposisi diantaranyaadalah :
1.Karet alam dan karet sintetis .
2.FillerPenguat.
3.Minyak.
4.Antioksidan.
5.Zincoksida
6.Akselerator
7.Sulfur (LievanaEmilliano Julian,2005).
Komposisi dari ban-ban di NegaraEropah adalah seperti ditunjukkan padaTabel
2.3.
Tabel.2.3. Komposisi ban di Eropah.
Bahan Mobil (%) Truk (%)Karet/Bahan elastomer 48 43
Karbon Blak 22 21
Logam 15 27Tektil 5 -
Zincoksida 1 2Sulfur 1 1
Bahan Aditif 8 6(Sumber :Lievana Emilliano Julian,2005)
Menurut (Wik dan Dave,2009,Xiaolin ,2010) Karet ban komposisinya
terdiri dari 40-60% karet polimer ,agen penguat seperti karbon black (20-
35%),minyak aromatic extender (15-20%),bahan vulkanisasi aditif (4%,sebagai
contoh zink oksida ,benzothiazoledan turunannya); antioksidan (1%);dan bahan
pembantu prosesing (
-
7/22/2019 karet aditif
12/13
Selain mengurangi jumlah limbah karet yang terbuang ke lingkungan,
pemakaian kembali limbah produk karet tertentu, dapat menekan harga karet
sebagai salah satu komponen penting penentu hargaproduk jadi yang dihasilkan.
Aplikasi umum dari serbuk ban bekas adalah untuk; karpet karet, karet kompon,
sol sepatu karet, konstruksi bangunan, campuran aspal untuk mengurangi
keretakan dan menambah daya tahan pada jalan raya / jalan tol, lapangan olah
raga, arena pacuan kuda dll.( karet-serbuk-rubber-powder-crumb-rubber.htm, )
,lapangan atletik serta tempat-tempat rekreasi, seperti penutup tanah pada
peralatan tempat bermain,(Exposure Research,2009). Gambar 2.6. menunjukkan
serbuk ban bekas (Crumb Rubber).
Gambar.2.6.Serbuk Ban Bekas (Crumb Rubber)
Serbuk serbuk ban bekas adalah suatu jaringan tigadimensi atau suatu
produk ikatan silang dari karet alam dan karet sintetis, diperkuat dengan karbon
black yang menyerap minyak encerdari semen aspal selama reaksi"yang dapat
mengalami pengembangan (Swelling)dan pelunakan (Softenning)dari serbuk ban
bekas. Hal ini meningkatkan kekentalan binderyang dimodifikasi
(Steven Manolis and Simon Hesp,2001 )
Serbuk ban bekas berbentuk butiran-butiran kecil dari ban bekas yang
dibuat dalam ukuran tertentu yang digunakan untuk modifikasi bahan aspal
paving atau sebagai filler. Sifat-sifat serbuk ban bekas yang dapat mempengaruhi
interaksi dalam proses pembuatan yakni ukuran partikel ,spesifikasi area
permukaan , dan komposisi kimia(Heitzamn, 1992). Serbuk ban bekas diperoleh
dari ban yang melalui beberapaproses yaitu:
-
7/22/2019 karet aditif
13/13