VULKANISASI Pengaruh Penambahan Alkanolamida terhadap Sifat-Sifat Uji Tarik Vulkanisat Karet Alam Berpengisi Kaolin

9 d. Karet Bongkah block rubber Karet bongkah adalah karet remah yang telah dikeringkan dan dikilang menjadi bandela-bandela dengan ukuran yang telah ditentukan. Karet bongkah ada yang berwarna muda dan setiap kelasnya mempunyai kode warna tersendiri. e. Karet Spesifikasi Teknis crumb rubber Karet spesifikasi teknis adalah karet alam yang dibuat khusus sehingga terjamin mutu teknisnya. Penetapan mutu juga didasarkan pada sifat-sifat teknis. Warna atau penilaian visual yang menjadi dasar penentuan golongan mutu pada jenis karet sheet, crepe maupun lateks pekat tidak berlaku pada jenis ini. f. Tyre Rubber Tyre rubber adalah bentuk lain dari karet alam yang dihasilkan sebagai barang setengah jadi sehingga bisa langsung dipakai oleh konsumen, baik untuk pembuatan ban atau barang yang menggunakan bahan baku karet alam lainnya. g. Karet Reklim reclaimed rubber Karet reklim adalah karet yang diolah kembali dari barang-barang karet bekas, terutama ban-ban mobil bekas dan bekas ban-ban berjalan. Karenanya boleh dibilang karet reklim dalah suatu hasil pengolahan scrap yang sudah divulkanisir. Biasanya karet reklim banyak dipakai sebagai bahan campuran sebab bersifat mudah mengambil bentuk dalam acuan serta daya lekat yang dimilikinya juga baik. Produk yang dihasilkan lebih kukuh dan tahan lama dipakai, lebih tahan terhadap bensin atau minyak pelumas. Tetapi karet reklim kurang kenyal dan kurang tahan gesekan sesuai dengan sifatnya sebagai karet bekas pakai.

2.2. VULKANISASI

Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami reaksi sambung silang sulfur sulfur-crosslinking sehingga menjadi molekul polimer yang membentuk rangkaian tiga dimensi. Menurut Long 1985, vulkanisasi akan menurunkan plastisitas, kelekatan dan kepekaan karet terhadap panas dan dingin, serta dapat meningkatkan elastisitas, kekuatan dan kemantapannya. Reaksi ini Universitas Sumatera Utara 10 merubah karet yang bersifat plastis lembut dan lemah menjadi karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisasi juga dikenal dengan proses pematangan curingcure, dan molekul karet yang sudah tersambung silang crosslinked rubber dirujuk sebagai vulkanisat karet rubber vulcanizate [31]. Vulkanisat karet tidak lagi bersifat lengket tacky, tidak melarut tetapi hanya mengembang didalam pelarut organik tertentu. Gambar 2.2. merupakan bentuk jaringan sambung silang. Gambar 2.2. Bentuk Jaringan Sambung Silang [2] Awalnya, vulkanisasi dilakukan dengan menggunakan unsur sulfur pada konsentrasi 8 bsk. Vulkanisasi tersebut membutuhkan waktu 5 jam pada temperatur 140 O C. Penambahan ZnO mengurangi waktu vulkanisasi menjadi 3 jam. Penggunaan pemercepat pada konsentrasi kurang lebih 5 bsk telah mengurangi waktu vulkanisasi menjadi 1-3 menit. Sebagai hasilnya, vulkanisasi karet dengan menggunakan sulfur tanpa bahan pemercepat tidak lagi menjadi hal yang komersil. Meskipun vulkanisasi sulfur tanpa bahan pemercepat tidak lagi menjadi hal yang komersil, ilmu kimia tentang vulkanisasi tersebut telah menjadi acuan dari kebanyakan penelitian [2]. Gambar 2.3. merupakan skema reaksi vulkanisasi dengan menggunakan sulfur. Universitas Sumatera Utara 11 Gambar 2.3. Skema Reaksi Vulkanisasi Sulfur [2] Tidak seperti awal ditemukannya oleh Charles Goodyear di tahun 1939, dimana reaksi sambung silang oleh sulfur ini memerlukan waktu yang relatif sangat lama. Dewasa ini dengan ditambahkannya bahan pencepat accelerator agent ke dalam ramuan karet maka proses vulkanisasi hanya memerlukan waktu dalam hitungan menit saja. Sistem vulkanisasi yang terakhir ini dikenal sebagai sistem vulkanisasi sulfur terakselerasi. Secara umum sistem ini diklassifikasikan menjadi 3 tiga yaitu pemvulkanisasian konvensional, semi-effisien dan effisien. Sistem vulanisasi efisien adalah sistem vulkanisasi dimana jumlah sulfur yang rendah dan jumlah bahan pemercepat yang tinggi atau pematangan tanpa sulfur digunakan pada vulkanisat yang mana dibutuhkan tahanan panas dan tahanan kembali yang sangat tinggi. Pada sistem pematangan konvensional, jumlah sulfur tinggi dan bahan pemercepat sedikit. Sistem vulkanisasi konvensional memberikan kelenturan dan sifat-sifat dinamis yang lebih baik tetapi tahanan panas dan tahanan kembali yang buruk. Untuk tingkat yang optimum dari sifat-sifat mekanik dan dinamis vulkanisat dengan panas, pengembalian, kelenturan, dan sifat-sifat dinamis tingkat menengah, disebut vulkanisasi semi efisien dengan tingkat menengah bahan pemercepat dan sulfur digunakan. Universitas Sumatera Utara 12 Untuk tujuan pembedaan, ketiga sistem ini dibedakan berdasarkan perbandingan antara jumlah sulfur dan jumlah bahan pencepat yang ditambahkan ke ramuan karet. Sebagai contoh sistem konvensional mengandung lebih banyak sulfur dibandingkan bahan pencepat. Sistem effisien mengandung bahan pencepat lebih banyak, sedangkan sistem semi-effisien jumlah sulfur dan bahan pencepat adalah sama banyak atau hampir sama banyak. Formulasi bagi ketiga sistem tersebut ditunjukkan oleh tabel 2.3. Tabel 2.3. Pengklassifikasian Sistem Vulkanisasi Sulfur Terakselerasi [9] Sistem Vulkanisasi Komposisi sulfur bsk Komposisi bahan pencepat bsk Nilai E Konvensional Semi-effisien Effisien 2,0 – 3,5 1,0 – 1,7 0,4 – 0,8 1,2 – 0,4 2,5 – 1,2 5,0 – 2,0 8 – 25 4 – 8 1,5 – 4 bsk = bagian per-seratus bagian karet. Pada sistem vulkanisasi konvensional akan menghasilkan ikatan silang jenis polisulfida yang fleksibel, sehingga ketahanan letih fatique dan ketahanan lenturnya baik serta kekuatan tarik tensile strength yang tinggi. Tetapi ketahanan usang pada suhu tinggi heat ageing sangat rendah karena ikatan polisulfida tidak mantap pada suhu tinggi. Pada sistem vulkanisasi efisien karena jumlah belerangnya lebih kecil daripada jumlah bahan pencepat maka setiap ikatan silang mengandung sedikit mungkin jumlah atom belerang. Hampir 80 ikatan silang yang terbentuk yaitu jenis monosulfida yang mempunyai sifat tahan suhu tinggi namun ketahanan letih dan retak lenturnya rendah. Ikatan monosulfida tahan panas tetapi tidak fleksibel dan sekali ikatan tersebut putus tidak ada yang menggantikannya. Sistem vulkanisasi semi-efisien disusun untuk memperbaiki kelemahan kedua sistem vulkanisasi di atas. Sistem vulkanisasi semi-efisien menghasilkan ketahanan retak lentur dan letih serta ketahanan usang yang baik. Selain itu, sistem ini memiliki ketahanan reversi yang tinggi pada karet alam dan memberikan pampatan tetap yang rendah, sehingga cocok untuk pembuatan barang karet berukuran besar dan tebal yang menghendaki sifat kelenturan yang baik [13]. Karakter vulkanisasi untuk setiap jenis kompon karet berbeda satu sama lain. Oleh karena itu, setiap jenis kompon karet terlebih dahulu harus ditentukan suhu dan Universitas Sumatera Utara 13 waktu vulkanisasi yang optimum dengan menggunakan alat rheometer. Penentuan suhu dan waktu vulkanisasi yang optimum perlu dilakukan agar dihasilkan vulkanisat yang sempurna matang optimum cured. Biasanya suhu vulkanisasi berkisar antara 140°C sampai 160°C dengan waktu vulkanisasi yang agak lama, karena karet adalah pengantar panas yang buruk. Bila waktu vulkanisasinya kurang daripada waktu vulkanisasi optimum maka barang karetnya tersebut kurang matang under cured, dan sebaliknya jika waktu vulkanisasi terlalu lama, barang karetnya akan terlampau matang over cured. Barang jadi karet yang kurang matang atau terlampau matang memiliki sifat fisika yang kurang baik, sehingga harus dihindari. Untuk tujuan pembedaan antara sistem effisien dengan yang tidak effisien sistem konvensional, digunakan faktor effisiensi sambung silang E. Faktor ini diartikan sebagai jumlah bilangan atom sulfur per satu sambung silang yang terbentuk. Nilai E yang lebih rendah berarti penggunaan sulfur sebagai bahan penyambung silang adalah lebih effisien [21]. Perbandingan ketiga jenis sistem vulkanisasi tersebut, dari segi struktur vulkanisat karet dan beberapa sifat akhir ditunjukkan pada tabel 2.4. Disebabkan sistem effisien menggunakan sulfur paling sedikit, maka sistem ini cenderung membentuk mayoritas struktur ikatan monosulfida serta menghasilkan tingkat reaksi kimia rantai utama yang rendah. Sistem ini juga meminimisasi ataupun meniadakan reversi penurunan sifat-sifat elastisitas dan kekuatan sebagai akibat oksidasi karena panas dan penuaan aging dari vulkanisat karet, kecuali untuk suhu vulkanisasi yang terlalu tinggi. Tabel 2.4. Struktur dan Sifat-sifat Vulkanisat Karet [21] Sistem Pemvulkanisasian Struktur dan Sifat vulkanisat Konvensional Semi-effisien Effisien Sambung silang di-, polisulfida, Sambung silang monosulfida, Konsentrasi siklis sulfida Tahanan koyak Ketahanan degradasi karena panas Ketahanan reversi Set mampatan, 22 jam 70 o C 95 5 Tinggi Tinggi Rendah Rendah 30 50 50 Sedang Sedang Sedang Sedang 20 20 80 Rendah Rendah Tinggi Tinggi 10 Universitas Sumatera Utara 14 Karet alam Natural Rubber dapat divulkanisasi dengan memakai salah satu dari sistem sulfur terakselerasi diatas, tetapi ramuan sistem semi-effisien ataupun sistem effisien lebih disarankan karena menghasilkan vulkanisat karet alam dengan sifat ketahanan penuaan yang lebih baik [10]. Menurut Coran 1978, sifat-sifat vulkanisat seperti kekuatan tarik, kekuatan koyak akan meningkat seiring dengan meningkatnya kerapatan sambung silang pada kerapatan sambung silang tertentu optimum dan menurun kembali. Lalu, sifat vulkanisat berupa kekakuan stiffness meningkat seiring dengan meningkatnya kerapatan sambung silang dan sifat-sifat vulkanisat berupa hysteresis menurun seiring dengan meningkatnya kerapatan sambung silang. Hal ini dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4. Pengaruh Sifat Vulkanisat terhadap Kerapatan Sambung Silang [2]

2.3. VULKANISASI PEROKSIDA