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.


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


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.


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.


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


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.


7/13

(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


8/13


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


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


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 (


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:


13/13

karet aditif

Documents

Transcript of karet aditif