1

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Polietilena (PE)

Berbagai jenis termoplastik telah banyak digunakan untuk mempersiapkan

termpolastik elastomer kompatibilitas tinggi. Ini termasuk polipropilen, low-density

polyethylene, uv-low-density polyethylene, liniear low density polyethylene,

dikloronasi polietilen, polistiren, poliamida, etilena-vinil asetat, kopolimer, dan poli

metil metakrilat. (Charoen Nakason, 2006)

Polietilena adalah bahan termoplastik yang transparan, berwarna putih yang

mempunyai titik leleh bervariasi antara 110-137oC. Umumnya polietilen bersifat

resisten terhadap zat kimia. Pada suhu kamar, polietilena tidak larut dalam pelarut

organik dan anorganik. (Billmeyer, 1994)

Beberapa jenis polietilena antara lain : Low Density Polyethylene

(LDPE), High Density Polyethylene (HDPE) dan Liniear Low Density Polyethylene

(LLDPE). Low Density Polyethylene (LDPE) memliki struktur rantai bercabang yang

tinggi dengan cabang-cabang yang panjang dan pendek. Sedangkan High Density

Polyethylene (HDPE) mempunyai struktur rantai lurus, Liniear Low Density

Polyethylene (LLDPE) memiliki rantai polimer yang lurus dengan rantai-

rantai cabang yang pendek.

a.

2

b.

c.

Gambar 2.1 Struktur rantai polietilena a. HDPE, b. LDPE, c. LLDPE

Polietilena adalah polimer yang termasuk golongan polyolefin, dengan berat

molekul rata-rata (Mw) = 50.000-30.000. (Curlee, 1991)

Sifat-sifat dari polietilena sangat dipengaruhi oleh struktur rantai dan

kerapatannya. LLDPE (Liniear Low Density Polietilene) merupakan suatu jenis

polietilena yang paling prospektif karena kemudahan proses pembuatan dapat

diproduksi dalam berbagai pembuatan yaitu proses polimerisasi

menggunakan berbagai jenis katalis Zigler Natta. (Mark, 1970).

Polietilena dengan densitas rendah biasanya digunakan untuk lembaran

tipis pembungkus makanan, kantung-kantung plastik, jas

hujan. Sedangkan untuk polietilena yang memiliki densitas tinggi,

polimernya lebih keras, namun mudah dibentuk sehingga banyak dipakai sebagai

alat dapur misalnya ember, panci, juga untuk pelapis kawat dan kabel.

h tt p: / /www . p r n 2 . u s m . m y / m a i n s i t e / b u l l e t i n /k o s mi k /1999/k o s mi k12 . h t m l

Campuran polimer yang mempunyai kompatibilitas pencampuaran antara

komponen konstituen dari poliblend dapat dibuat dengan menggunakan

kompatibilitas reaktif atau aditif yang berbeda, kompatibilitas pencampuran

mempengaruhi

3

morfologi dan sifat dari poliblend. Strategi kompatibilitas pencampuran

memfokuskan pada aplikasi seperti plastik daur ulang pasca-konsumen tanpa

penyortiran, produksi film multi-layer, kemasan produk, serta perkembangan

bahan baru berdasarkan plastik/ plastic elastomer/ campuran elastomer. (Magdy

dkk, 2008)

2.2 Ban Bekas

Ban merupakan bagian dari suatu kenderaan yang merupakan produk karet

yang paling penting dan produksi dalam volume tinggi. Ban juga merupakan suatu

bagian dan eleman terpenting pada suatu kendaraan. Lebih dari setengah karet alam

dan karet sintetik didunia digunakan dalam industri ban.

Perkembangan industri ban berawal dari perubahan struktur kendaraan yang

terjadi secara konstan, dengan meningkatnya tenaga mesin, akselerasi yang

tinggi, serta kecepatan kenderaan. Oleh karena itu, suatu perbedaan sangat terlihat

antara penemuan ban pertama kali oleh Thomasen pada tahun 1845 dengan

perkembangan praktikal pada tahun 1888 oleh seorang ilmuan Inggris John Dunlop,

penemuan ban sintetik pertama kali pada tahun 1912 hingga produksi ban yang

sangat tinggi pada saat ini (Hofmann, W., 1989).

Ban saat ini secara esensial merupakan suatu komposit karet. Ban

diproduksi dari beberapa komponen yang terpisah seperti tread, inelainer, beads,

belds, dan lain- lain serta komponen-komponen yang berbeda yang memiliki

kandungan bahan pengisi yang tinggi, seperti campuran elastomer dan bermacam-

macam aditif. Zat aditif ini (yang terkandung didalamnya dapat diklasifikasikan

sebagai zat pemvulkanisasi, aktifator vulkanisasi dan zat pemercepat atau akselerator

serta bahan pengisi (penguat,

4

semi penguat, atau bukan penguat), anti degradasi, bahan pelunak dan

plastisizer, pigmen, dan bahan pewarna organik, serta zat aditif khusus.

Komponen karet merupakan suatu bahan teknik yang banyak digunakan

dalam industri ban, karena memiliki sifat yang fleksibel geseran serta permukaan

yang baik, yang tahan abrasi yang tinggi, impermeabilitas yang baik terhadap

udara. Sifat-sifat ini dapat menjamin kinerja ban dengan fungsi dan kondisi yang

berbeda-beda. Teknologi kompon dan material karet cenderung mengalami proses

dekomposisi katalitik secara thermal pada kompon karet ban dan karekterisasi

produk (Liang, L.,

2004).

Ban dalam biasanya digunakan pada ban sepeda, ban sepeda motor, dan

kenderaan seperti bus, atau truk berat dan traktor yang dirancang mempunyai ban

dalam. Ban dalam merupakan suatu bahan yang dibentuk dari suatu material yang

tak dapat tembus seperti karet sintetis yang bersifat lembut dan elastis untuk

mencegah bocornya udara. Ban dalam berada didalam bagian ban luar untuk

menjaga tekanan udara. Dalam hal ini, peneliti menggunakan ban luar mobil bekas.

Ban bekas bersifat sangat stabil dan merupakan suatu polimer

berantai panjang. Beberapa karekteristik dari ban bekas yaitu stabilitasnya dan

sifatnya yang tahan lama, yang sangat menarik dan kelayakannya selama pemakaian,

yang memberikan suatu perlawanan selama pemakaiannya. Faktanya adalah bahwa

ban bekas merupakan suatu polimer thermoset yang berarti sulit untuk meleleh atau

sulit untuk diuraikan menjadi komponen-komponen penyusunnya. Ban bekas bersifat

tahan terhadap degradasi biologi (Liang, L., 2004).

5

2.3 Dikumil Peroksida

CH3

C O

CH3

O C

CH3 CH3

Gambar 2.2 Struktur dikumil peroksida

Senyawa peroksida ini dapat digunakan sebagai pembentuk radikal bebas

dengan andanya energi panas yang temperaturnya sesuai dengan jenis peroksidanya.

Seperti yang ditunjukkan dibawah ini dekomposisi dikumil peroksida pada

suhu

160oC.

CH3

C O

CH3

O C

CH3 CH3

CH3

C O

pemanasan175oC

O

2 CH3 + 2 C CH3

CH3

radikal kumiloksi (2-phenylpropanoxy) Asetophenon

2 RH (substrat) 2 RH (substrat)

CH3

2 C OH

CH3

+ 2R

2 CH4 + 2R

phenyl 2-propanol

Gambar 2.3 Reaksi dekomposisi dikumil peroksida

(Thitithammawong, 2007)

6

Dari dekomposisi dikumil peroksida pada 175oC menghasilkan sejumlah kecil

produk metana, asepthon, 2 phenylpropanol, radikal metal. Kedua radikal ini

sangat reaktif untuk mengabstraksi atom-atom hydrogen dari rantai polimer. (Naskar,

2004)

2.4 Divinil benzena

CH=CH2

CH=CH2

Gambar 2.4 Struktur divinil benzena

Rumus molekul divinil benzena C10H10, titik didihnya 195oC, tidak larut

dalam air dan larut dalam etanol dan eter, dan memiliki titik nyala 76oC. Ketika

bereaksi bersama-sama dengan stirene, divinil benzena dapat digunakan sebagai

monomer

reaktif dalam resin polyester. Stiren dan divinil benzena bereaksi secara bersama-

sama menghasilkan kopolimer stirene divinil benzena. Pada pabrik plastik, divinil

benzena digunakan dalam industri plastik untuk mengikat silang dan memodifikasi

material- material dan untuk membantu proses kopolimerisasi. Dapat juga

meningkatkan resistansi terhadap tekanan retak, bahan kimia, panas distorsi,

kekerasan dan kekuatan. (James,W., 2005)

7

2.5 Xilena

p-Xylene digunakan sebagai bahan baku dalam produksi asam tereftalat dan

dimetil tereftalat, baik monomer yang digunakan dalam produksi polyethylene

terepthalate (PET) botol plastic dan polyester pakaian. Xilena sering digunakan

sebagai pelarut karet, digunakan sebagai thinner untuk cat.

Tabel 2.1 Sifat-sifat xilena

No. Parameter

1. Rumus molekul C8H10, C6H4(CH3)2

2. Titik Lebur -47,4oC

3. Titik didih 138,5oC

4. Titik Nyala 30oC

(h t t p://www . F :/x il e n a . h t m ).

2.6 Karakterisasi Campuran Polimer

Karakterisasi dilakukan untuk mengetahui dan menganalisa campuran polimer.

Karakterisasi yang dilakukan menggunakan faurier transform infrared spectroscopy

(FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), uji tarik dan kandungan gel.

8

2.6.1 Analisis FT – IR ( Fourier Transform Infrared Spectroscopy )

Spektroskopi infra merah merupakan metode yang sangat luas digunakan

untuk karakterisasi struktur molekul polimer, karena memberikan banyak

informasi. Perbandingan posisi adsorpsi dalam spectrum infra merah suatu sampel

polimer dengan daerah absorpsi dalam spectrum infra merah suatu sampel polimer

dengan daerah absorpsi karekteristik, menunjukkan identifikasi pada keberadaan

ikatan dan gugus fungsi dalam polimer (Rabek, J.F, 1975).

Sampel yang digunakan untuk analisa dapat berupa padat, cair dan gas.

Metode penyiapan untuk polimer antara lain melarutkan polimer ke dalam

suatu pelarut seperti karbon bisulfida, karbon tetra klorida atau kloform, pembuatan

film transparan dan metode pellet Kbr.

Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup persyaratan ukuran sampel yang

kecil, perkembangan spektrum yang cepat, dan karena instrumen ini

memiliki computer yang terdedikasi, kemampuan untuk menyimpan dan

memanipulasi spektrum (Stevens, M.P., 2001).

Pada saat ini spektrofotometer infra merah sering digunakan untuk

keperluan analisa kuantitatif, akan tetapi sering digunakan untuk analisa kualitatif

dengan spektrofotometer ultra-lembayung dan sinar tampak. Penggunaan

spektrofotometer infra merah dimaksudkan untuk analisa yang lebih banyak

ditujukan untuk identifikasi senyawa organik.

Pada tahun 1935 beberapa perusahaan kimia telah menggunakan

spektrofotometer infra merah untuk analisa kuantitatif senyawa organik. Hal ini

mungkin disebabkan spektrum infra merah senyawa organik yang bersifat khas

karena

9

mempunyai gugus fungsi yang berbeda-beda. Sehingga senyawa yang berbeda

akan mempunyai struktur yang berbeda pula. Sistem analisa spektroskopi infra

merah telah memberikan keunggulan dalam mengkarakterisasi senyawa organik dan

formulasi bahan-bahan polimer.

Analisa infra merah menyangkut penentuan gugus fungsi dari molekul yang

memberikan regangan pada daerah serapan infra merah. Dimana daerah serapan infra

merah terletak antara spectrum elektromagnetik sinar tampak dan spektrum radio

yaitu

4000-400 cm-1. Ahli kimia organik pada tahun 1930 secara serius mulai memikirkan

spektra infra merah sebagai salah satu yang memungkinkan untuk mengidentifikasi

senyawa melalui gugus fungsinya (Silverstain, R.M., 1986).

Hubungan kuantitatif antara konsentrasi (C) dan adsobsi (A) pada

spektroskopi infra merah diberikan oleh persamaan Lambert – Beer :

……………………………………….....……..(2.1)

ε = Absorbsifitas molar

L = Tebal sampel (jarak yang ditempuh sinar IR yang menembus

sampel) Hubungan intensitas radiasi, absorbansi (A) didefenisikan

sebagai :

…………………………………………….(2.2)

lo = Intensitas radiasi sebelum melewati

sampel l = Intensitas radiasi setelah melewati

sampel

10

Untuk mengukur serapan gugus dari serapan spektrum infra merah

digunakan cara dasar tangen. Seperti terlihat pada gambar 2.3 dengan menggunakan

metode garis

AC, maka harga lo adalah panjang BE dan I = De, sehingga harga absorbansi adalah :

………………………………………………(2.3)

Hal ini dilakukan mengingat transmisi 100% tidak pernah dicapai karena adanya

serapan dari medium (serapan latar belakang).

Analisis infra merah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang

rantai, struktur polimer. Di samping itu analisis mengenai bahan polimer yang

terdegradasi oksidatif dengan munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan

rangkap rantai polimer. Gugus lain yang menunjukkan terjadinya degradasi oksidatif

adalah gugus karbonil dan karboksilat. Umumnya pita serapan polimer pada

spektrum

infra merah adalah adanya ikatan C/H/regangan pada daerah 2880 cm-1 s/d 2900cm-

1

dan regangan dari gugus lain yang mendukung suatu analisa mineral (Hummel, D.O.,

1985).

2.6.2 Skanning Elektron Mikroskopi (SEM)

Skanning Elektron Mikroskopi (SEM) merupakan alat yang dapat membentuk

bayangan permukaan. Struktur permukaan suatu benda uji dapat dipelajari dengan

mikroskop electron pancaran karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur

permukaan itu secara langsung.

11

Pada dasarnya SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron dan

dipantulkan atau berkas sinar elekton sekunder. SEM meggunakan prinsip

skanning dengan prinsip utamanya adalah berkas elektron diarahkan pada titik-titik

permukaan spesimen. Gerakan elektron diarahkan dari satu titik ke titik lain pada

permukaan spesimen.

Jika seberkas sinar elektron ditembakkan pada permukaaan spesimen maka

sebagian dari elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebagian lagi di teruskan.

Jika permukaan spesimen tidak rata, banyak lekukan, lipatan atau lubang-lubang

maka tiap bagian permukaan itu akan memantulkan elektron dengan jumlaah dan

arah yang berbeda dan jika ditangkap detektor akan diteruskan ke sistem layer

dan akan diperoleh gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam bentuk

tiga dimensi (Nur, 1997).

2.6.3 Kandungan Gel (derajat sambung silang)

Penentuan derajat sambung silang dilakukan dengan menentukan kandungan

gel bahan. Pelarut yang digunakan adalah xilena yang dapat melarutkan karet

sintesis. Kandungan gel dalam sampel diukur dengan teknik ekstraksi. Sampel

ditimbang dan selanjutnya dimasukkan dalam tabung soklet yang dibawahnya

terdapat pelarut xilena yang dipanaskan pada titik didihnya selama 8 jam. Setelah

proses ekstraksi selesai, sampel dikeringkan dan ditimbang kembali.

Persentase kandungan gel (derajat sambung silang) dalam sampel diperoleh

dengan perhitungan :

12

……………………………………..(2.4)

Dimana, Wg = berat sampel setelah diekstraksi

Wo = berat sampel sebelum ekstraksi (Halimatuddaliana, Ismail.,2008)

2.6.4 Kekuatan Tarik

Sifat-sifat mekanik pada polimer dapat dinyatakan dalam beberapa parameter yaitu

modulus elastisitas (modulus young), kuat tarik (tensile strengh), kuat tekan

(inpact strength) dan kuat leleh (fattyque strength) untuk bahan polimer, parameter-

parameter mekanik tersebut dapat diperoleh dari kurva tegangan regangan. Sifat

tegangan regangan polimer sangat dipengaruhi oleh laju deformasi (laju regangan)

suhu dan lingkungan adanya air, oksigen dan pelarut organik. Pada umumnya

penurunan laju deformasi sama dengan laju peningkatan temperatur terhadap sifat

tegangan regangan yaitu bahan menjadi lebih lunak dan lebih rapuh. Tegangan dan

regangan memiliki perbedaan arti, dalam hal mekanika tegangan normal merupakan

gaya tegak lurus persatuan luas sedangkan regangan merupakan hasil perpanjangan.

Kekuatan tarik adalah salah satu sifat dasar dari bahan polimer. Kekuatan tarik

suatu bahan didefenisikan sebagai besarnya beban maksimum (Fmaks) yang digunakan

untuk memutuskan spesimen bahan dibagi dengan luas penampangnya pada

keadaan

semula.

…………………………………………………….(2.5)

13

Keterangan :

σt = kekuatan tarik bahan (Kgf/mm2)

Fmaks

Ao

=

=

Tegangan maksimum (Kgf)

Luas penampang mula-mula (mm2)

Disamping bersama kekuatan tarik (σt) sifat mekanik bahan juga diamati dari

sifat kemulurannya (ε) yang didefenisikan sebagai :

……………………………………(2.6)

Keterangan :

ε = Kemuluran (%)

Io = Panjang spesimen mula-mula (mm)

If = Panjang spesimen setelah diberi beban (mm)

(wirjosentono, 1993)