II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Faktis Gelap

Faktis merupakan minyak yang divulkanisasi dengan sulfur atau sulfur

klorida. Secara umum dikenal dua jenis faktis, yaitu faktis gelap (faktis coklat)

dan faktis putih. Faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur

pada suhu tinggi (150 – 160o

Faktis gelap semakin banyak digunakan dalam kompon karet karena selain

mampu menurunkan kekerasan karet juga mampu mengurangi jaringan ikatan

molekul dan meningkatkan kualitas penyerapan minyak oleh kompon karet.

Sebagai bahan bantu olah, faktis gelap ditambahkan sebanyak 5 – 30 bsm (Alfa,

2002).

C), sedangkan faktis putih dibuat dengan

mereaksikan minyak dengan sulfur klorida pada suhu yang lebih rendah

(Harrison, 1952). Faktis gelap atau vulkanisat minyak tidak memiliki elastisitas

dan kekuatan tarik seperti karet alam atau karet sintetis karena sifat polifungs ional

gliserida dalam minyak serta sifat produksi faktis gelap yang lebih mengutamakan

pembentukan struktur ikatan silang yang intensif daripada pembentukan rantai

panjang linear yang merupakan karakteristik utama karet (Sonntag, 1982).

Aplikasi faktis gelap cukup luas meliputi penggunaan dalam pengolahan

karet alam maupun sintetis. Faktis gelap yang berasal dari minyak nabati

tervulkanisasi umumnya digunakan dalam pencampuran dengan karet alam

maupun sintetis dengan tujuan untuk menghasilkan karakter produk yang halus

serta meningkatkan daya tahan terhadap cahaya dan ozon (Lever, 1951).

Penggunaan faktis gelap dalam pengolahan karet alam maupun sintetis

dapat mengurangi konsumsi energi, mempercepat waktu pencampuran, membantu

dalam mengontrol ketebalan lembaran karet dalam proses calendering serta dapat

menghasilkan produk yang mengkilap dan lebih halus. Namun demikian,

terkadang penambahan faktis gelap juga menyebabkan kerugian seperti penurunan

kekuatan tarik vulkanisat (Lever, 1951). Faktis gelap digunakan dalam

pengolahan barang jadi karet berwarna seperti selang air, kawat, kabel, peralatan

rumah tangga, gasket untuk lemari pendingin dan produk karet untuk otomotif

(Alfa, 2002).

6

Faktis gelap dapat dibuat dari minyak lobak, minyak kedelai, minyak biji

kapas dan minyak biji rami (Lever, 1951). Secara umum, minyak yang

mempunyai bilangan iod antara 80 – 185 g iod/100 g minyak dapat diolah

menjadi faktis gelap (Carrington, 1962). Minyak tidak jenuh terutama minyak

mengering dapat mengalami polimerisasi membentuk berbagai bahan elastis atau

dikenal dengan rubber like material. Pada dasarnya reaksi polimerisasi untuk

menghasilkan faktis gelap serupa dengan reaksi polimerisasi karet. Sulfur dalam

hal ini berfungsi sebagai agen pembentukan ikatan silang disulfida (Sonntag,

1982).

Warna faktis gelap dipengaruhi oleh bilangan iod minyak yang digunakan

sebagai bahan baku. Minyak dengan bilangan iod yang lebih tinggi menghasilkan

faktis gelap yang berwarna lebih gelap. Kandungan asam lemak jenuh yang tinggi

menyebabkan faktis gelap yang dihasilkan mempunyai kadar ekstrak aseton yang

tinggi. Faktis gelap yang berkualitas tinggi dihasilkan dari minyak dengan

kandungan asam lemak jenuh kurang dari 5 persen (Carrington, 1962).

Pembentukan faktis gelap melibatkan reaksi vulkanisasi dengan

menggunakan vulkanisator sulfur. Ikatan rangkap dalam dalam asam lemak tidak

jenuh minyak nabati akan diadisi oleh sulfur sehingga terbentuk ikatan silang.

Dengan demikian, kandungan asam lemak tidak jenuh dalam minyak yang

semakin tinggi akan menghasilkan faktis gelap dengan kualitas semakin tinggi

pula (Fernando, 1971).

Kualitas faktis gelap dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan ekstrak

aseton. Faktis gelap kualitas I mempunyai ekstrak aseton kurang dari 20 persen,

kualitas II mengandung ekstrak aseton antara 20 – 35 persen. Faktis gelap dengan

kadar ekstrak aseton lebih dari 35 persen dikelompokkan sebagai faktis mutu III

(Carrington, 1962). Selain kadar ekstrak aseton, kualitas faktis gelap juga

ditentukan oleh kadar sulfur bebas, kadar abu dan pH. Faktis gelap dengan

kualitas baik mengandung kurang dari 2 persen kadar sulfur bebas, kadar abu

kurang dari 5 persen dan pH netral (Fernando, 1971). Mutu faktis gelap terkadang

tidak dapat ditentukan melalui uji kimia saja. Kesimpulan yang terpercaya dapat

diambil setelah mengaplikasikan faktis gelap dalam vulkanisasi karet. Faktis

gelap diharapkan dapat memberikan pengaruh positif terhadap sifat fisik karet.

7

Namun, pada umumnya faktis gelap sebagai bahan bantu olah karet hanya sedikit

atau bahkan tidak mempengaruhi sifat fisik karet (Harrison, 1952). Karakteristik

faktis gelap komersial mutu II dan III disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 Karakteristik faktis gelap mutu II dan III

Karakteristik Fakt is gelap mutu II Fakt is gelap mutu III

Kadar ekstrak aseton (%) 26 – 35 47.2

Kadar sulfur bebas (%) 1.8 0.9

Kadar abu (%) 1.5 5.8

pH Netral Netral

Warna Coklat Coklat tua

Sumber : Alfa dan Honggokusumo (1997)

Mekanisme reaksi sulfur dengan minyak selama proses pembuatan faktis

gelap belum diketahui dengan pasti. Sonntag (1982), menyatakan bahwa reaksi

sulfur dalam pembentukan faktis gelap serupa dengan reaksinya dalam karet, yaitu

modifikasi struktur polimer dengan membentuk ikatan silang. Pada dasarnya

reaksi sulfur dengan minyak merupakan mekanisme vulkanisasi polar secara

alami, bukan vulkanisasi radikal bebas.

Flint (1955) menjelaskan proses pembentukan faktis gelap. Pada umumnya

molekul trigliserida digambarkan sebagai huruf “E” dan dengan struktur molekul

tersebut, minyak tidak dapat membentuk faktis gelap. Struktur molekul

trigliserida yang tepat untuk pembuatan faktis gelap diperoleh dengan memutar

cabang terbawah (R3) ke posisi perpanjangan cabang yang kedua (R2

) (Gambar

1). Hasil akhir perputaran cabang ketiga ini membentuk struktur trigliserida

seperti “garpu tala”. Perputaran ini terjadi karena asam lemak pada cabang ketiga

trigliserida tidak sama dengan asam lemak pada cabang kesatu dan kedua.

Pembentukan faktis gelap merupakan reaksi adisi sulfur terhadap sepasang ikatan

rangkap dari dua rantai asam lemak tak jenuh yang berada dalam posisi sejajar.

Dalam hal ini diperlukan empat atom sulfur untuk sepasang ikatan rangkap asam

lemak dan dihasilkan ikatan monosulfida atau ikatan disulfida.

8

Gambar 1 Struktur trigliserida yang mengarah pada bentuk “garpu tala”

Pada proses vulkanisasi, dua molekul trigliserida dalam bentuk “garpu tala”

saling berikatan melalui ikatan sulfur dari ekor ke ekor (ikatan intermolekuler).

Selain itu, ikatan sulfur juga terbentuk melewati cabang “garpu tala” dari masing-

masing trigliserida dan membentuk ikatan intramolekuler. Struktur ini merupakan

struktur unit pokok faktis gelap (Gambar 2 dan 3). Susunan unit faktis gelap yang

menyusun makromolekul faktis gelap dapat berupa : (i) susunan sejajar

menyerupa i “tumpukan buku” dan (ii) susunan menyerupa i batu bata di dinding

dan (iii) kombinasi keduanya.

Gambar 2 Pembentukan ikatan sulfur dari ekor ke ekor pada pembuatan faktis gelap

C S S C

C S S C

S C

4 S C

5

S C

1

C S S C C

S S C

S C

2

C S S C

S C

3

C S S C C

S S C

C S S C

C S S C

S C

6

O

C O CH2

O C O CH2

CH2 O C

O R1 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)11

R2 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)11

R3 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7

9

a

f d

b

B CA

e

c

Gambar 3 Struktur unit pokok faktis gelap

2.2. Minyak Jarak

Minyak jarak (castor oil) diperoleh dari biji tanaman jarak kepyar (Ricinus

communis L.). Biji jarak mengandung sekitar 35 – 55 persen minyak.

Karakterisitik minyak jarak berbeda dengan minyak nabati lainnya, terutama

karena minyak jarak mempunyai bilangan asetil, bilangan iod dan viskositas yang

tinggi. Minyak jarak merupakan senyawa yang mudah dimodifikasi karena

memiliki tiga gugus aktif, yaitu gugus karboksilat, ikatan rangkap dan gugus

hidroksil. Selain itu, minyak jarak juga mempunyai kelarutan yang tinggi dalam

asam asetat glasial dan sebaliknya mempunyai kelarutan yang rendah dalam

pelarut petroleum. Karakteristik yang spesifik tersebut disebabkan oleh

kandungan asam risinoleat yang tinggi pada minyak jarak. Asam risinoleat adalah

asam lemak yang mengandung gugus hidroksil dalam struktur molekulnya

(Bernardini, 1983). Minyak jarak tidak dapat digunakan untuk kebutuhan pangan

karena dapat meracuni tubuh. Sifat meracuni ini akibat kandungan senyawa ricin,

ricinine dan allergen tertentu (Ogunniyi, 2005). Minyak jarak umumnya

dimanfaatkan di bidang kosmetika, farmasi dan cat (Sontag, 1979).

Selanjutnya Bernardini (1983) menjelaskan bahwa kandungan asam

risinoleat dalam minyak jarak mencapai sekitar 93 persen dari total asam lemak.

Asam lemak lain yang terdapat da lam minyak jarak adalah asam

linoleat sebesar 4.5 – 5.0 persen dan asam oleat, asam stearat serta

asam palmitat dalam jumlah yang sangat kecil. Asam lemak risinoleat

10

[CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH], linoleat

[CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH (CH2)7COOH] dan oleat

[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7

Minyak jarak memiliki viskositas tinggi dan tetap cair pada suhu rendah.

Pada suhu 24

COOH] merupakan asam lemak tidak jenuh.

oC dan 85o

C, viskositas kinematik minyak jarak murni berturut-turut

adalah 295,4 cSt dan 20,3 cSt dengan indeks viskositas 87. Sifat fisiko kimia

minyak jarak disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2 Sifat fisiko kimia minyak jarak murni

No Sifat fisiko k imia Nilai

1 Bilangan asam (mg KOH/g minyak) 0.3 – 6.0

2 Bilangan penyabunan (mg KOH/ g minyak) 177 – 187

3 Bahan tidak tersabunkan (%) 0.3 – 1.0

4 Bilangan iod (g iod/100 g minyak) 80 – 90

5 Viskositas kinematik, 25o 615 – 790 C (cSt)

6 Bobot jenis, 15.5o/15.5o 0.957 – 0.967 C

7 Kelarutan dalam alkohol, 20o “no turbidity” C

8 Bilangan asetil 144 – 150

9 Titik api, o 322 C

10 Putaran optik, 200 mm +7.5 – 9.0

11 Titik tuang, o -23 C

12 Tegangan pe rmukaan, 20 o 39.0 C (dyne/cm)

13 Indeks bias, 25o 1.476 – 1.478 C

Sumber : Kirk dan Othmer (1993)

2.3. Kompon Karet

Kompon karet adalah campuran karet mentah dan bahan-bahan tambahan.

Pembuatan kompon karet untuk menghasilkan barang jadi karet dengan sifat fisik

yang sesuai dengan kebutuhan. Bahan utama yang dibutuhkan da lam pembuatan

kompon karet adalah elastomer (karet alam atau karet sintetik) dan bahan

pemvulkanisasi (vulcanizing agent). Bahan ini dapat berupa sulfur atau oksida

loga m. Bahan pemvulkanisasi bereaksi dengan gugus aktif molekul karet

11

membentuk ikatan silang antar molekul sehingga terbentuk jaringan tiga dimensi

(Winspear, 1968).

Selain bahan pemvulkanisasi, pembuatan kompon juga memerlukan bahan

pencepat (accelerator), bahan penggiat (activator), bahan pengisi (filler) dan

bahan bantu olah (processing aid). Bahan pencepa t ditambahkan untuk

mempercepat reaksi vulkanisasi dan memungkinkan vulkanisasi berlangsung pada

suhu yang lebih rendah (Craig, 1969). Bahan penggiat berfungsi sebagai

pengaktif kerja bahan pencepat karena umumnya bahan pencepat organik tidak

berfungsi tanpa adanya bahan pengaktif (Craig, 1969). Bahan penggiat terbagi

menjadi dua golongan, yaitu anorganik berupa oks ida logam (ZnO, PbO dan

MgO) dan organik berupa asam lemak rantai panjang (asam stearat dan asam

oleat). Bahan penggiat yang paling banyak digunakan adalah kombinasi ZnO dan

asam stearat (Alfa, 2002).

Bahan pengisi ditambahkan untuk memperkuat struktur fisik, memperbaiki

karakteristik pengolahan dan menambah volume kompon karet. Bahan pengisi

terdiri dari dua jenis, yaitu bahan pengisi aktif dan bahan pengisi tidak aktif.

Bahan pengisi aktif meningkatkan kekerasan, ketahanan sobek, ketahanan kikis

dan tegangan putus barang jadi karet. Bahan pengisi tidak aktif meningkatkan

kekerasan dan kekuatan produk. Bahan pengisi aktif antara lain karbon aktif,

silika, aluminium silikat dan magnesium silikat., sedangkan bahan pengisi tidak

aktif antara lain kaolin, berbagai jenis tanah liat, kalsium karbonat, magnesium

karbonat, barium sulfat dan barit (Craig, 1969).

Bahan bantu olah merupakan bahan kimia karet yang ditambahkan pada

pembuatan kompon karet untuk meningkatkan efektifitas tanpa mempengaruhi

karakteristik vulkanisasi barang jadinya. Berdasarkan fungsinya, bahan bantu olah

karet terdiri dari senyawa penghomogen (homogenizing agent), bahan pelunak

atau pelembut (plasticizer), senyawa pemutus rantai (peptizer), senyawa

pendispersi (dispersing agent), senyawa peningkat daya lengket (tackifier), bahan

penambah volume (extender), bahan bantu pelepas dari cetakan (mold release

agent) dan bahan bantu peningkat aliran kompon selama ekstrusi/calendering

(flow improvement).

12

Perlakuan awal terhadap karet yang akan dibuat kompon adalah mastikasi

yang bertujuan untuk melunakkan karet sehingga mudah tercampur dengan bahan-

bahan lain. Pelunakan ini terjadi karena pemutusan rantai molekul sehingga

diperoleh bobot molekul yang lebih rendah (Craig, 1969).

2.4. Vulkanisasi Karet

Vulkanisasi merupakan proses kimiawi yang bersifat tidak dapat balik

dengan menggunakan bahan pemvulkanisasi seperti sulfur, bahan yang

mengandung sulfur dan peroksida organik. Tujuan vulkanisasi adalah membentuk

ikatan silang pada molekul karet yang fleksibel sehingga menghasilkan jaringan

tiga dimensi dan mengubah sifat karet mentah yang rapuh dan plastis menjadi

produk yang lebih kuat. Vulkanisasi karet biasanya melibatkan pemanasan karet

pada suhu 100 – 180o

Morton (1959), menyatakan bahwa vulkanisasi karet alam dilakukan untuk

mengurangi sifat karet alam yang rapuh pada suhu dingin dan lunak pada suhu

panas. Dengan vulkanisasi, produk karet menjadi lebih fleksibel, stabil terhadap

perubahan suhu, daya tahan meningkat dan penggunaan karet alam semakin luas.

Pada dasarnya sistem vulkanisasi digolongkan menjadi dua macam, yaitu

vulkanisasi dengan sulfur dan bukan sulfur.

C dengan bahan pemvulkanisasi serta bahan pencepat dan

bahan penggiat (Craig, 1969). Coran (1978) mendefinisikan vulkanisasi sebagai

proses yang melibatkan pembentukan jaringan molekuler melalui ikatan kimia

dari rantai-rantai molekul bebas. Proses ini meningkatkan kemampuan karet

untuk kembali ke bentuk semula setelah dikenai gaya mekanik. Vulkanisasi,

dengan demikian, merupakan reaksi intermolekuler yang meningkatkan elastisitas

karet serta mengurangi sifat plastisitasnya.

Sulfur merupakan bahan pemvulkanisasi yang umum digunakan. Atom

sulfur terikat dengan atom karbon yang memiliki ikatan rangkap membentuk

ikatan silang da lam struktur karet. Ikatan silang inilah yang memberikan sifat

elastis pada karakteristik karet (www.people.virginia.edu., 23 Juni 2005).

Formula umum vulkanisasi dengan sulfur adalah : ZnO 2 – 10 bsk (bagian per

seratus karet), asam lemak 1 – 4 bsk, sulfur 0.5 – 4 bsk dan bahan pencepat 1.5 –

2 bsk (Coran, 1978). Secara umum, produk hasil vulkanisasi atau barang jadi

13

karet dikenal dengan istilah vulkanisat. Beberapa pengujian sifat fisik vulkanisat

ada lah uji tarik (tensile strength), perpanjangan putus (elongation at break),

kekerasan (hardness) dan ketahanan sobek (tear strength) (Maspanger, 2002).

2.5. Penelitian Faktis Gelap

Reynolds (1962), menyebutkan bahwa faktis gelap telah diproduksi secara

komersial di Eropa pada tahun 1914. Pada waktu itu, kebutuhan faktis gelap di

Perancis tercatat sebesar 2 000 ton. Sebenarnya faktis gelap telah dikenal

orang sejak awal abad XIX. Pada waktu itu, di Inggris faktis gelap dikenal

dengan nama rubber substitute sebagai terjemahan dari bahasa Perancis

“caoutchouc factice” dan di China faktis dikenal dengan nama “gun-powder and

pottery”. Di Eropa, faktis gelap umumnya dibuat dengan bahan baku minyak

linseed, rapeseed dan hempseed.

Pada pertengahan abad XIX (1846 – 1850), pengembangan faktis gelap

memasuki periode “penyimpangan”. Pada periode ini, faktis gelap dibuat dengan

mereaksikan minyak dan asam nitrat (bukan dengan sulfur sebagaimana

sebelumnya) untuk beberapa jam hingga diperoleh material yang kental. Setelah

didinginkan, bahan tersebut dicuci dan dikeringkan. Pada waktu tersebut faktis

gelap dikenal dengan nama “oil-rubber”. Sejak tahun 1855 faktis gelap telah

dibuat dan dipasarkan pada jumlah yang cukup banyak. Pada periode ini, faktis

gelap dibuat dengan mereaksikan minyak linseed, rapeseed dan hempseed dengan

sulfur klorida dengan reaksi yang menyerupai proses vulkanisasi karet. Teknologi

proses pembuatan faktis gelap dari minyak linseed dengan menambahkan sulfur

klorida dipublikasikan oleh French Academy of Sciences pada tahun 1858.

Pada awal abad 20, kebutuhan faktis gelap meningkat akibat tingginya

permintaan karet dan melambungnya harga karet. Pada masa ini dikembangkan

“rubbery material” yang mempunyai karakteristik seperti karet tetapi dengan

kandungan karet minimum. Faktis gelap dikembangkan dengan menambahkan

minyak nabati ke dalam karet non hevea (seperti Guayule) dan kemudian

divulkanisasi dengan sulfur. Penambahan faktis gelap ini dimaksudkan untuk

meningkatkan sifat seperti karet (rubber – like properties). Metode lain yang

digunakan adalah melarutkan karet ke dalam minyak nabati pada temperatur

14

tinggi dan menambahkan larutan tersebut ke dalam minyak linseed sebelum

dilakukan pemanasan dengan sulfur. Dalam sejarah pengembangan faktis gelap,

periode ini sering disebut sebagai periode diversifikasi. Faktis gelap lebih banyak

digunakan sebagai komponen dalam membuat compound untuk memperbaiki

sifat-sifat dari barang jadi karet. Pada masa ini juga dikembangkan faktis

campuran (mixed factice) yang diperoleh dengan cara vulkanisasi parsial minyak

dengan sulfur dan kemudian dilanjutkan dengan sulfur klorida.

Pada periode berikutnya, faktis gelap tidak hanya dibuat dari minyak nabati

(minyak linseed, minyak rapeseed, minyak hempseed, minyak biji kapuk, minyak

olive, minyak poppyseed, minyak jarak, minyak walnut, minyak jagung dan

minyak kedelai), tetapi juga dibuat dari minyak ikan (fish oil) minyak ikan paus

(whale oil). Bentuk lain dari diversifikasi pengembangan faktis gelap adalah

pengembangan produk seperti faktis (factice-like product). Produk ini

dikembangkan dengan memanaskan minyak linseed atau minyak jarak dengan

tambahan senyawa amina dan sulfur klorida. Senyawa amina yang digunakan

antara lain anilin, meta-aminofenol, urea dan dimetil amin. Produk ini tidak larut

dalam alkohol, tetapi larut dalam toluen, xylen dan karbon disulfida. Produk ini

dikenal sebagai “amine factice” dan banyak digunakan dalam pembuatan ebonit.

Diversifikasi yang lain menghasilkan “loaded factice”. Pada pembuatan

faktis gelap ini, ditambahkan ter, resin, silika atau vaselin. Beberapa merk produk

yang terkenal adalah Adamanta (fakt is gelap yang dibuat dari minyak linseed

dengan penambahan kapur dan resin), Blandite (fakt is gelap yang dibuat dari

minyak linseed dengan penambahan silika), Nigrum Elasticum (faktis gelap yang

dibuat dari minyak biji kapas dengan penambahan ter petrokimia), Rubberine

(fakt is gelap yang dibuat dari minyak linseed dengan penambahan ter dan vaselin)

dan Leonard’s (faktis gelap yang dibuat dari minyak jarak atau minyak jagung

dengan penambahan magnesia).

Perkembangan berikutnya adalah dihasilkannya faktis putih yang tidak

memperlambat proses vulkanisasi. Faktis putih dibuat dengan menambahkan

proses penanganan pendahuluan, yaitu penambahan alkali untuk menetralkan

asam bebas. Perkembangan lain yang penting adalah ditemukannya senyawa

akselerator yang dapat mempercepat reaksi vulkanisasi menjadi hanya sepertiga

15

dari waktu proses tanpa akselerator. Dua senyawa akselerator yang banyak

digunakan adalah PPD dan o-tolilbiguanida

Alfa dan Honggokusumo (1997) melakukan penelitian untuk membuat

faktis gelap dari minyak biji karet. Pada penelitian ini digunakan dua perlakuan

pendahuluan, yaitu oksidasi parsial minyak biji karet untuk meningkatkan

viskositasnya dan pengolahan minyak biji karet untuk mengurangi kadar kotoran

dan asam lemak bebas. Vulkanisasi minyak biji karet yang telah dioksidasi

parsial dengan 20 bagian per seratus bobot minyak (bsm) sulfur dan satu bsm

ZDBC (zink dibutil ditiokarbamat) pada suhu 150o

Penelitian lain dilakukan oleh Siskawati (2005 ) yang membuat faktis gelap

dari minyak jarak, minyak jagung dan minyak kedelai dengan perlakuan

konsentrasi sulfur (25, 30 dan 35 bsm) dan variasi suhu (150 dan 160

C menghasilkan faktis gelap

berwarna coklat muda. Vulkanisasi minyak biji karet olahan dengan penambahan

25 bsm sulfur dan satu bsm ZDBC pada suhu yang sama menghasilkan faktis

gelap mutu III yang elastis.

oC). Ketiga

minyak nabati yang digunakan dalam penelitian ini mampu menghasilkan faktis

gelap. Dalam analisis kadar ekstrak aseton, faktis gelap dari minyak jarak

mempunyai kadar ekstrak aseton 99.61 persen, sedangkan faktis gelap dari

minyak jagung dan minyak kedelai mempunyai kadar ekstrak aseton masing-

masing 36.22 dan 36.15 persen. Pada tahap selanjutnya dari penelitian ini,

minyak jarak tidak digunakan untuk membuat faktis gelap karena kadar ekstrak

asetonnya dinilai sangat tinggi. Untuk bahan baku minyak jagung dan minyak

kedelai dan dengan suhu 150o

Kombinasi perlakuan terbaik dari penelitian ini adalah bahan baku minyak

jagung dan minyak kedelai dengan penambahan sulfur 25 bsm dan suhu

vulkanisasi 150

C, faktis gelap terbentuk pada menit ke 120 dan 95.

o

Kholid (2005) melakukan penelitian pembuatan faktis gelap dengan bahan

baku minyak sawit kasar, minyak kedelai serta campuran minyak sawit dan

C. Dari bahan baku minyak jagung dihasilkan faktis gelap dengan

kadar ekstrak aseton 26.68 persen dan kadar sulfur bebas 1.34 persen, sedangkan

dari minyak kedelai dihasilkan faktis gelap dengan kadar ekstrak aseton 23.42

persen dan kadar sulfur bebas 1.51 persen. Kedua faktis yang dihasilkan dari

kombinasi terbaik tersebut termasuk faktis gelap mutu II.

16

minyak kedelai. Dari pengukuran bilangan iod, hanya minyak kedelai dan

campuran minyak sawit dengan minyak kedelai (dengan perbandingan 1 : 1) yang

mempunyai bilangan iod yang memenuhi syarat sebagai bahan baku faktis gelap

(bilangan iod lebih besar dari 80 g iod/100 g minyak). Dalam penelitian ini

diterapkan perlakuan penambahan sulfur 25, 30 dan 35 bsm serta penambahan

bahan pencepat ZDEC 1, 2 dan 3 bsm. Dengan suhu operasi 150o

Sejalan dengan penelitian Kholid (2005), Agritha (2005) melakukan

penelitian pembuatan faktis gelap dengan bahan baku campuran minyak sawit

kasar dengan minyak jagung. Pada penelitian ini diterapkan dua perlakuan, yaitu

campuran minyak sawit kasar dan minyak jagung (1 : 1 dan 1 : 2) dan

penambahan sulfur (20, 25, dan 30 bsm). Vulkanisasi dilakukan pada suhu 150

C, faktis gelap

dari minyak kedelai terbentuk pada menit ke 22 – 62, sedangkan faktis gelap dari

campuran minyak sawit dan minyak kedelai terbentuk pada menit ke 107 – 120.

Minyak kedelai mempunyai bilangan iod yang jauh lebih besar dibandingkan

dengan campuran minyak sawit dan minyak kedelai dengan perbandingan 1 : 1.

Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa penambahan bahan pencepat ZDEC

mampu memperpendek waktu proses. Hampir semua perlakuan yang diterapkan

menghasilkan faktis gelap yang tergolong mutu III dengan kadar ekstrak aseton

antara 37.07 – 55.52 persen dengan kadar sulfur bebas lebih dari 2 persen, hanya

faktis gelap yang diperoleh dari minyak kedelai dan penambahan bahan pencepat

ZDEC 3 bsm yang tergolong mutu I dengan kadar ekstrak aseton kurang dari 20

persen.

oC

dengan penambahan Na2CO3 sebanyak 5 bsm. Faktis gelap terbaik dari

penelitian ini tergolong mutu II dan diperoleh dari campuran minyak sawit kasar

dan minyak jagung, baik dengan perbandingan 1 : 1 maupun 1 : 2 dengan

penambahan sulfur 20 bsm. Campuran minyak sawit kasar dengan minyak jagung

dengan perbandingan yang sama menghasilkan faktis gelap dengan kadar ekstrak

aseton 29.79 persen dan kadar sulfur bebas 1.59 persen, sedangkan campuran 1 :

2 menghasilkan kadar ekstrak aseton 27.30 persen dengan kadar sulfur bebas 1.01

persen. Namun demikian, faktis gelap yang dihasilkan dari penelitian ini masih

mengandung kadar abu yang tinggi (5.31 persen) dan pH masih tinggi (9.8).

17

Kajian lain pembuatan faktis gelap dilakukan oleh Juningsih (2006). Pada

penelitian ini faktis gelap dibuat dari campuran minyak sawit kasar, minyak jarak

dan minyak jagung dengan perbandingan 3 : 1 : 1. Perlakuan yang diterapkan

adalah konsentrasi sulfur (20 dan 25 bsm) dan konsentrasi bahan pencepat ZDEC

(2 dan 3 bsm). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa campuran ketiga minyak

yang digunakan belum mampu menghasilkan karakteristik optimum bagi

pe mbuatan faktis gelap. Faktis yang dihasilkan dari penelitian ini termasuk

kategor i mutu terendah (mutu III) dengan kadar abu yang masih tinggi (5.27

persen) dan kadar sulfur bebas yang juga tinggi (3.16 persen).

Kajian pembuatan faktis gelap dari minyak jarak (castor oil) dilakukan oleh

Sani (2010). Pada penelitian ini dikaji pengaruh konsentrasi sulfur dan suhu

terhadap mutu faktis gelap yang dihasilkan. Konsentrasi sulfur yang dicobakan

adalah 25, 30, dan 35 bsm, sedangkan level suhu yang dicobakan adalah 140,

150, 160 dan 170o

Dari penelitian tersebut, diketahui bahwa kadar sulfur bebas dipengaruhi

secara nyata oleh kombinasi perlakuan konsentrasi sulfur dan suhu. Profil

pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu terhadap kadar sulfur bebas faktis

gelap disajikan pada Gambar 4. Kadar sulfur bebas faktis gelap yang dihasilkan

dari konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm cenderung turun dengan kenaikan suhu,

sebaliknya pada konsentrasi 25 bsm, kadar sulfur bebas cenderung naik dengan

naiknya suhu.

C. Hasil penelitian ini menghasilkan faktis gelap mutu III

dengan kadar ekstrak aseton lebih besar dari 35 persen, kadar abu lebih dari 5

persen, kadar sulfur bebas lebih dari 2 persen dengan pH yang tidak netral.

Profil interaksi menunjukkan adanya pola perubahan kadar sulfur bebas

yang berbeda antara perlakuan konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm dengan perlakuan

konsentrasi sulfur 25 bsm. Pada perlakuan konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm,

kadar sulfur bebas faktis gelap meningkat dengan kenaikan suhu proses dari

140oC menjadi 150oC dan pada kenaikan suhu berikutnya (dari 150oC menjadi

160oC dan 170o

C), kadar sulfur bebas turun secara konsisten. Pola yang berbeda

terjadi pada konsentrasi sulfur 25 bsm dimana kadar sulfur bebas cenderung

konstan dengan kenaikan suhu proses.

18

Gambar 4 Profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu terhadap kadar

sulfur bebas (Sani, 2010)

Dari profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu, diketahui bahwa

perlakuan konsentrasi 25 bsm menghasilkan faktis gelap dengan kadar sulfur

bebas yang lebih kecil dari 2 pe rsen. Perlakuan konsentrasi 35 bsm menghasilkan

faktis gelap dengan kadar sulfur bebas yang cenderung turun mendekati nilai 2

persen pada selang suhu 160oC – 170oC, sedangkan perlakuan konsentrasi sulfur

35 bsm menghasilkan kadar sulfur bebas yang jauh lebih besar dari 2 persen pada

semua selang perlakuan suhu. Oleh karena itu, faktor konsentrasi sulfur dan suhu

perlu dioptimasi dengan rentang konsentrasi sulfur 25 – 30 bsm dan selang suhu

160oC – 170o

Kajian lain pembuatan faktis gelap dari minyak jarak dilakukan oleh

Mardiyah (2011). Pada penelitian ini dikaji pengaruh cara netralisasi minyak

jarak dan kecepatan pengadukan terhadap mutu faktis gelap yang dihasilkan. Dua

metode netralisasi minyak jarak yang dicobakan pada penelitian tersebut, yaitu :

(i) penambahan Na

C.

2CO3 tanpa pemisahan sabun yang terbentuk dan (ii)

penambahan NaOH dengan pemisahan sabun sebelum minyak digunakan dalam

pembuatan faktis gelap. Metode netralisasi yang pertama merupakan metode

yang selama ini digunakan dalam pembuatan faktis gelap, seperti yang dilakukan

oleh Alfa dan Honggokusumo (1997), Siskawati (2005), Kholid (2005), Agrita

0

1

2

3

4

5

6

7

140 150 160 170

Kada

r su

lfur

beba

s (%

)

Suhu oC

25 bsm

30 bsm

35 bsm

19

(2005) dan Juningsih (2006). Hasil penelitian Mardiyah (2011) menunjukkan

bahwa penggunaan cara netralisasi yang kedua dalam pembuatan faktis gelap

mampu menghasilkan faktis gelap dengan karakteristik yang lebih baik, yaitu

kadar abu dibawah 5 persen (rata-rata 4.09 p ersen) dan pH hampir netral (rata-rata

7.3). Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktis gelap yang dihasilkan

mempunyai kadar petroleum eter yang baik, yaitu 6 – 14 persen. Selain itu, hasil

penelitian juga menunjukkan bahwa faktor kecepatan pengadukan tidak

berpengaruh nyata terhadap semua variabe l respon yang diukur. Dalam hal ini,

tiga level kecepatan pengadukan dicoba, yaitu 135, 145 dan 160 rpm. Perlakuan

terbaik dari penelitian ini (cara netralisasi dengan penambahan NaOH dan

kecepatan pengadukan 135 rpm) menghasilkan faktis gelap dengan kadar

petroleum eter kurang dari 20 persen, kadar sisa sulfur kurang dari 2 persen, kadar

abu kurang dari 5 persen dan pH mendekati netral.

2.6. Teknik Optimasi dan Metode Permukaan Respon

Optimasi merupakan cara mencari nilai yang terbaik dari nilai-nilai yang

telah ada. Optimasi merupakan proses untuk menemukan kondisi yang

memberikan nilai maksimum atau minimum dari suatu fungs i. Menurut

Montgomery (2001), Response Surface Methodology (RSM) adalah kumpulan

dari teknik statistika dan matematika yang berguna untuk menganalisis beberapa

variabel bebas yang mempengaruhi beberapa variabel tak bebas atau respon serta

bertujuan untuk mengoptimumkan respon tersebut.

Park (1996) menyatakan bahwa RSM merupakan sekumpulan alat statistika

yang berguna untuk memodelkan dan menganalisis masalah, yaitu satu atau lebih

respon yang diamati dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas dan bertujuan

untuk mendapa tkan hubungan antara respon dengan variabel-variabel bebas

tersebut dan mengoptimalkan respon tersebut. RSM dapat dikatakan sebagai

sekumpulan teknik yang berhubungan dengan :

a. Penyusunan sekumpulan eksperimen (merancang sekumpulan eksperimen)

yang akan menghasilkan pengukuran yang dapat diandalkan terhadap respon

yang diamati.

20

b. Penentuan model matematis yang sesuai dengan data yang dikumpulkan

dari desain yang telah ditentukan dengan melakukan pengujian-pengujian

yang sesuai terhadap hipotesis yang diajukan berkaitan dengan parameter

mod el.

c. Penentuan setting yang optimal dari faktor- faktor yang akan memberikan

nilai maksimum atau minimum dari respon yang diamati (Baati et al., 2006,

Khuri dan Cornell 1996).

d. Box dan Drapper (1987) menyatakan bahwa RSM dapat digunakan dalam

penelitian untuk : (i) mencari suatu fungsi pendekatan yang cocok untuk

meramalkan respon yang akan datang, (ii) menentuka n nilai-nilai dari

variabel bebas yang mengoptimumkan respon yang dipelajari. Metode

permukaan respon dapat diaplikasikan dalam pemetaan wilayah permukaan

dalam wilayah yang terbatas untuk memilih operasi dalam mendapatkan

spesifikasi yang diinginkan dan untuk pencarian kondisi optimal.

Box et al. (1987) menyatakan bahwa metode permukaan respon memiliki

beberapa sifat yang menarik, yaitu metode permukaan respon merupakan suatu

pendekatan sekuensial. Hasil dari setiap tahapan akan memandu percobaan yang

perlu dilakukan pada tahap selanjutnya. Setiap tahapan iterasi hanya memerlukan

sejumlah kecil percobaan sehingga lebih efisien. Ciri kedua metode permukaan

respon adalah mengantarkan fokus penelitian da lam bentuk geometri yang mudah

untuk dipahami. Metode permukaan respon menghasilkan ringkasan berupa

grafik dan plot-plot kontur yang mudah untuk dipahami dibandingkan dengan

persamaan-persamaan dalam model.

Metode permukaan respon pada dasarnya serupa dengan analisis regresi,

yaitu menggunakan prosedur pendugaan parameter fungsi respon berdasarkan

metode kuadrat terkecil. Pada metode permukaan respon diterapkan teknik-teknik

matematik untuk menentukan titik op timum agar dapat diperoleh respon optimum.

Penentuan kondisi optimum dilakukan menggunakan analisis kanonik dan analisis

plot kontur permukaan respon. Analisis kanonik dalam metode permukaan respon

adalah mentransformasikan permukaan respon dalam bentuk kanonik, sedangkan

plot kontur adalah suatu seri garis atau kurva yang mengidentifikasikan nilai-nilai

21

peubah uji pada respon yang konstan dan plot kontur ini memegang peranan

penting dalam mempelajari analisis permukaan respon.

Untuk menentukan kondisi operasi optimum diperlukan fungsi respon ordo

dua dengan menggunakan rancangan komposit terpusat (central composit design)

dalam mengumpulkan data percobaan. Rancangan komposit terpusat adalah

rancangan faktorial 2k

Dalam melakukan optimasi, penting dilakukan pengujian model untuk

mengetahui ketepatan model didasarkan atas uji penyimpangan model (lack of fit),

koefisien determinasi (R

atau faktorial sebagian yang diperluas melalui penambahan

titik-titik pengamatan pada pusat agar memungkinkan pendugaan koefisien

parameter permukaan respon ordo dua (Montgomery, 2001).

2

) dan uji signifikansi model. Model yang baik

mempunyai nilai p yang lebih besar dari nilai kesalahan tipe satu (α) yang

ditetapkan. Nilai koefisien determinasi merupakan ukuran kesesuaian model

dalam menerangkan keragaman variabel respon, semakin besar nilai koefisien

determinasi berarti model semakin baik dalam menerangkan keragaman peubah

respon atau dengan kata lain model dapat mewakili keragaman data yang

diperoleh. Uji signifikansi model dilakukan untuk mengetahui pengaruh variabel

bebas terhadap respon. Model dikatakan tepat bila plot residual data

menunjukka n po la distribusi normal (Box et al., 1987).

2.7. Sintesis Proses

Pola kegiatan yang berurutan dan terpadu untuk memasok kesenjangan

informasi memerlukan beberapa asumsi yang berkaitan dengan jenis satuan proses

yang digunakan dan rangka ian satuan-satuan serta kondisi proses yang akan

diterapkan. Pola kegiatan yang berurutan dan terpadu ini lah yang merupakan

suatu sintesis (Seider et al., 1999). Menurut Rudd dan Watson (1973), sintesis

proses meliputi lima tahapan , yaitu (i) pemilihan jalur reaksi atau proses, (ii)

alokasi bahan atau pereaksi, (iii) pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir,

(iv) pemilihan operasi pemisahan dan (v) integrasi rancangan.

Dalam melakukan sintesis proses, metode yang dapat digunakan adalah

metode kuantitatif (algoritma dan prosedural) dan kualitatif, yaitu dengan

menggunakan heuristik (pengalaman). Menurut Douglas (1988), ada lima

22

langkah heuristik untuk perancangan proses, yaitu : (i) penentuan proses

curah atau sinambung, (ii) penentuan struktur masukan dan ke luaran untuk

penyusunan diagram alir proses, (iii) pertimbangan adanya struktur daur ulang

pada diagram alir, (iv) penyusunan struktur sistem pemisahan dan (v) penyusunan

jaringan penukar panas.

Menurut Seider et al. (1999), teknik heuristik untuk perancangan proses

terdiri dari lima tahapan, yaitu : (i) pe ngurangan perbedaan jenis molekul bahan

atau pemilihan jalur reaksi/proses, (ii) pembagian pereaksi atau bahan dengan cara

mempertemukan sumber dan tujuan proses, (iii) pengurangan perbedaan

komposisi, yang antara lain dilakukan dengan penerapan sistem pemisahan, (iv)

pengurangan perbedaan suhu, tekanan dan fasa dan (v) pemaduan

tahapan, yaitu menggabungkan kegiatan operasi ke dalam satuan-satuan proses.

Hasil akhir dari sintesis adalah tersusunnya rancangan awal diagram alir proses

yang menunjukkan proses yang akan dikembangkan serta penentuan satuan

operasi serta proses (kimia) yang diperlukan.

2.8. Kelayak an Teknis dan Ekonomis Rancangan Proses

Agar dapat mengetahui kelayakan produk yang dihasilkan untuk

dikembangkan dan diterapkan lebih lanjut, diperlukan evaluasi kelayakan teknis

dan ekonomis rancangan proses yang dihasilkan. Analisis evaluasi kelayakan

yang lazim digunakan terhadap pengembangan proses meliputi : Net Present

Value (NPV), Net Benefit Cost Ratio (B/C), Internal Rate of Return (IRR), Break

Event Point (BEP) dan Pay Back Period (PBP). Adapun perhitungan kriteria

tersebut adalah sebagai berikut :

a. Net present value (NPV)

Kriteria NPV merupakan suatu nilai selisih antara nilai sekarang (present

value) benefit dengan nilai sekarang biaya (cost). Secara matematis,

NPV dirumuskan sebagai berikut (De Garmo et al., 1984) :

23

dengan: Bt = benefit bruto pada tahun ke-t (Rp)

Ct = biaya bruto pada tahun ke-t (Rp)

n = umur ekonomi proyek (tahun)

i = tingkat suku bunga (%)

t = tingkat investasi (t = 1,2,3, n)

b. Net Benefit Cost Ratio (Net B/C)

Nisbah total benefit dengan biaya (net benefit cost ratio, net B/C)

memberikan gambaran tentang perbandingan antara total nilai

sekarang pendapatan dengan total nilai sekarang biaya. Nilai net B/C

dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (De

Garmo et al., 1984) :

c. Internal Rate of Return

(IRR)

IRR merupakan gambaran tentang tingkat pengurangan (discounted)

yang mengakibatkan jumlah nilai sekarang dalam periode tertentu sama

dengan besarnya investasi yang telah dikeluarkan. Dengan demikian

suatu usaha dikatakan memberi keuntungan jika nilai IRR-nya lebih

besar dari discount rate. Semakin besar nilai IRR semakin layak usaha

tersebut untuk dijalankan. Nilai IRR dapat ditentukan dengan pendekatan

matematis sebagai berikut (De Garmo, et al., 1984) :

Dengan:

NPV1 = nilai NPV yang bernilai positif (Rp),

24

NPV2

i

= nilai NPV yang bernilai negatif (Rp),

1

i

= discount rate pada NPV, bernilai positif (%),

2

i* = nilai IRR (%)

= discount rate pada NPV, bernilai negatif (%),

d. Break Event Point (BEP)

Kriteria titik impas (break event point, BEP) dipengaruhi oleh faktor

biaya dan total penjualan. Titik impas/BEP menggambarkan jumlah hasil

penjualan minimal yang harus dilalui untuk mencapai titik impas dan

secara matematis nilai BEP dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut

(De Garmo et al., 1984) :

e. Pay Back Period (PBP)

Kriteria PBP menggambarkan periode waktu pengembalian investasi

yang ditanamkan. Untuk mengetahui efektifitas suatu usaha ditinjau

dari nilai PBP, dilakukan perbandingan nilai PBP dengan rencana umur

ekonomi suatu usaha. Semakin kecil nilai PBP dibandingkan umur

ekonomi menunjukkan investasi semakin cepat dikembalikan yang

berarti semakin besar manfaat yang dapat diambil dari usaha tersebut. De

Garmo et al. (1984) merumuskan cara perhitungan PBP sebagai berikut :

dengan: m = nilai kumulatif Bt - Ct negatif yang terakhir (Rp)

Cn = biaya bruto pada tahun ke-n (Rp)

Bn = pendapa tan bruto pada tahun ke-n (Rp)

n = periode investasi pada saat nilai kumulatif Bt -Ct

negatif yang terakhir (tahun)