FAKTIS GELAP TINJAUAN PUSTAKA

Sonntag 1982, menyatakan minyak atau lemak tidak jenuh, terutama minyak mengering drying oil, dapat mengalami polimerisasi untuk membentuk berbagai bahan elastis atau lebih dikenal dengan rubberlike material. Pada dasarnya reaksi polimerisasi untuk membentuk faktis serupa dengan reaksi polimerisasi karet. Sulfur dalam hal ini berfungsi sebagai agen pembentukan ikatan silang disulfida.

F. FAKTIS GELAP

Faktis gelap adalah faktis yang dihasilkan dengan cara memanaskan minyak dengan sulfur pada suhu tinggi Flint, 1955. Reaksi pembentukan faktis gelap berlangsung pada suhu yang cukup tinggi, sekitar 130-160 o C Alfa dan Honggokusumo, 1998. Minyak akan terbentuk gel jika direaksikan pada suhu 160 o C selama lebih dari 90 menit. Faktis gelap memiliki kerapatan yang rendah, kenyal seperti karet, permukaan yang mengkilap, mudah hancur dan ulet jika ditekan, bertambah luasnya oleh tekanan, dan jika digiling menjadi serbuk berwarna hitam Flint, 1955. Variasi warna gelap faktis terdapat dalam beberapa kategori, yaitu: hitam, coklat tua, coklat, dan coklat muda Lever, 1951. Menurut Fernando 1971, warna faktis berbanding lurus dengan nilai bilangan iod dari minyak nabati yang digunakan. Semakin tinggi nilai bilangan iod, maka akan semakin gelap warna faktis yang dihasilkan. Carrington 1962, menyatakan bahwa warna faktis dipengaruhi oleh suhu vulkanisasi yang digunakan. Semakin rendah suhu vulkanisasi maka warna faktis akan semakin cerah. Konsentrasi sulfur yang digunakan juga mempengaruhi mutu faktis. Semakin besar jumlah sulfur, maka faktis akan semakin keras dan tidak elastis. Sebaliknya jika jumlah sulfur yang digunakan terlalu sedikit maka akan menghasilkan faktis yang lengket. Faktis gelap yang diinginkan konsumen adalah yang mempunyai warna lebih cerah, plastis dan kandungan abu serta sulfur bebas yang rendah. Faktor- faktor yang mempengaruhi mutu faktis gelap adalah suhu yang digunakan, konsentrasi sulfur dan kandungan asam dalam bahan baku minyak yang digunakan Alfa dan Honggokusumo, 1998. Faktis gelap sesuai untuk berbagai bahan karet terutama untuk aplikasi warna gelap. Faktis gelap dapat diaplikasikan dalam pembuatan selang air, pembungkus kawat, pembungkus kabel, produk karet cetakan, perabot rumah tangga, keset, penghapus, rol, spons dan sebagainya Anonim, 2009. Menurut Carrington 1962, secara umum minyak dengan bilangan iod antara 80-185 dapat diolah menjadi faktis, tetapi untuk mendapatkan faktis keras dengan ekstrak aseton rendah dan warna yang baik, digunakan minyak yang mempunyai kandungan asam lemak jenuh kurang dari 5 persen, bilangan iod 80-110 dan mempunyai asam poliolefin lain disamping asam linoleat. Jika kandungan asam lemak jenuh dari minyak lebih dari 5, faktis akan memiliki tekstur yang lunak. Bilangan asam yang tinggi pada minyak dengan nilai lebih dari 5 akan menyebabkan faktis mempunyai tekstur yang lengket. Jika bilangan asam pada minyak lebih dari 5, maka perlu dilakukan penetralan terlebih dahulu, yaitu dengan menambahkan NaOH atau Na 2 CO 3 pada campuran. Selain itu, penambahan Na 2 CO 3 pada campuran minyak akan menghasilkan faktis dengan tekstur yang lebih padat Alfa dan Honggokusumo, 1998. Menurut Flint 1955, untuk membuat faktis gelap ada dua tahap yang dapat dilalui, yaitu: a. Pembentukan minyak vulkanisasi Minyak sebagai bahan baku akan tervulkanisasi pada suhu tinggi dan masih berwujud cair. Kemudian campuran tersebut akan menjadi padatan yang elastis jika dibiarkan pada suhu normal. Akan tetapi, padatan elastis tersebut akan larut jika dicuci dengan pelarut organik. Tahapan terbentuknya padatan elastis biasa disebut vulcanized oil atau minyak vulkanisasi. b. Pembentukan faktis gelap Dengan pemanasan lebih lanjut, maka minyak vulkanisasi tersebut berubah menjadi bentuk gel. Padatan gel itu disebut dengan faktis yang tidak mencair bila dipanaskan lagi. Tahap ini disebut dengan tahap terbentuknya faktis gelap. Faktis gelap dikelompokkan atas 3 tingkat mutu grade berdasarkan kadar ekstrak asetonnya. Faktis mutu 1 memiliki kadar ekstrak aseton kurang dari 20, faktis mutu 2 memiliki kadar ekstrak aseton 20-35, dan faktis mutu 3 memiliki kadar ekstrak aseton lebih dari 35 Carrington, 1962. Selain itu, faktis yang bermutu baik harus memiliki kadar sulfur bebas kurang dari 2, kadar abu kurang dari 5 dan memiliki pH netral Fernando, 1971. Kadar sulfur bebas yang terlalu tinggi dikhawatirkan akan merusak sistem vulkanisasi karet Harrison, 1952. Menurut Harrison 1952, mutu faktis tidak dapat ditentukan melalui uji kimia saja. Kesimpulan yang terpercaya dapat diambil setelah mengaplikasikan faktis ke dalam karet. Spesifikasi teknis faktis gelap komersial mutu II dan mutu III tercantum pada Tabel 11. Tabel 11. Spesifikasi Teknis Faktis Gelap Komersial Mutu II dan Mutu III Parameter Faktis Gelap Komersial Mutu II Faktis Gelap Komersial 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 1998 Carrington 1962 menyatakan faktis merupakan material yang bersifat non termoplastik stabil pada suhu tinggi dan tidak larut dalam pelarut organik. Sifat non termoplastik dapat diperkirakan dengan mengetahui kelarutan faktis dalam aseton. Rendahnya kelarutan dalam aseton kadar ekstrak aseton rendah, menandakan bahwa semakin banyak bagian minyak yang tervulkanisasi oleh sulfur atau terbentuk faktis sehingga faktis cenderung lebih bersifat non termoplastik. G. VULKANISASI Vulkanisasi adalah proses kimia yang bersifat tidak dapat balik irreversible dengan menggunakan bahan pemvulkanisasi, seperti sulfur, bahan yang mengandung sulfur, dan peroksida organik. Tujuan utama dari proses ini 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. Proses vulkanisasi karet biasanya melibatkan pemanasan karet pada suhu 100-180 o C dengan bahan pemvulkanisasi, bahan pencepat accelerator dan bahan penggiat activator Craig, 1969. Vulkanisasi kompon dapat mengubah kompon menjadi barang jadi yang memiliki sifat-sifat mekanik, fisika, maupun kimia yang relatif baik seperti dalam hal tegangan tarik, ketahanan kikis, daya pantul, dan ketahanan terhadap pengaruh lingkungan Maspanger, 2002. Vulkanisasi karet alam dilakukan untuk mengatasi sifat alami karet alam yang mudah rapuh pada suhu dingin dan lunak pada suhu panas. Melalui proses vulkanisasi, produk karet menjadi lebih fleksibel, stabil terhadap perubahan suhu, serta daya tahan dan penggunaan karet alam semakin meningkat Morton, 1959. Menurut Coran 1978, vulkanisasi merupakan proses yang melibatkan pembentukan jaringan molekuler melalui ikatan kimia dari rantai-rantai molekul bebas. Proses ini akan meningkatkan kemampuan karet untuk kembali ke bentuk semula setelah dikenai gaya mekanik. Vulkanisasi dengan demikian adalah reaksi intermolekuler yang meningkatkan elastisitas karet serta mengurangi sifat plastisitasnya. Pada dasarnya sistem vulkanisasi terdiri dari dua macam, yaitu sistem vulkanisasi dengan sulfur dan bukan sulfur. Sulfur merupakan bahan pemvulkanisasi pertama dan paling sering digunakan untuk vulkanisasi karet alam. Konsentrasi sulfur yang ditambahkan umumnya adalah 8 bagian per seratus bobot karet bsk dengan lama vulkanisasi 5 jam pada suhu 140 o C. Penambahan seng oksida ZnO akan mempersingkat waktu vulkanisasi menjadi 3 jam, sedangkan penggunaan bahan pencepat accelerator dalam konsentrasi kurang dari 0.5 bsk dapat mempersingkat waktu sebanyak 2-5 menit Coran, 1978. Flint 1955, menjelaskan dari awal mula faktis terbentuk. Minyak sebagai bahan baku merupakan trigliserida yang tersusun dari tiga asam lemak tidak jenuh, yang dapat dilambangkan sebagai R 1 , R 2 , dan R 3 . Sebagai contoh, pada minyak kanola rapeseed oil dua dari tiga rantai asam lemak bersifat identik, yaitu terdiri dari 2 rantai asam erukat dan 1 rantai asam oleat. Menurut Clark 1962, trigliserida merupakan hasil reaksi antara gliserol dengan tiga molekul asam lemak yang sama atau berbeda jenisnya. Selanjutnya Flint 1955 menyatakan bahwa secara umum trgiliserida pada suatu minyak dilambangkan sebagai E karena struktur molekulnya mirip dengan huruf E Gambar 4a. Akan tetapi, jika bentuk molekul umum ini disesuaikan pada model atom sesungguhnya bentuk umum ini tidak dapat membentuk faktis. Oleh karena itu, asam lemak tidak jenuh dari trigliserida yang memiliki rantai karbon dengan panjang yang berbeda R 3 akan berputar ke posisi perpanjangan R 2 , sehingga terbentuk posisi yang sering disebut dengan tuning fork fenomena garpu berputar seperti yang terlihat pada Gambar 4b. Bentuk molekul seperti garpu ini tuning fork rata flat dan seperti terhampar pada suatu bidang. a b Gambar 4. Molekul Trigliserida Bentuk “E” a dan “Tuning Fork” Garpu b Flint, 1955 Selanjutnya Flint 1955, menjelaskan bahwa ketika minyak mengalami proses vulkanisasi Gambar 5a maka dua buah asam lemak tidak jenuh dari trigliserida yang memiliki rantai karbon dengan panjang yang sama R 1 dan R 2 akan cenderung membentuk ikatan dengan sulfur yang ditambahkan. Ikatan ini disebut sebagai ikatan intramolekul, yaitu ikatan antara sulfur dengan rantai karbon tak jenuh pada asam lemak lain dalam suatu trigliserida yang dihasilkan dari pemutusan ikatan rangkap pada trigliserida. Proses terbentuknya ikatan intramolekul dapat dilihat pada Gambar 5b. Selain itu, sulfur yang ditambahkan juga akan membentuk ikatan intermolekul yang merupakan bentuk ikatan sulfur dengan rantai karbon tak jenuh pada trigliserida lain dapat dilihat pada Gambar 5c. Proses ini juga mengakibatkan penggabungan dua trigliserida yang telah berbentuk seperti garpu tersebut dengan model penggabungan ekor ke ekor tail to tail disebut juga dengan double tuning fork, sehingga terbentuk unit dasar dari minyak vulkanisasi yang berbentuk bidang datar flat planar seperti jembatan yang tediri dari tiga blokpersegi panjang. Proses penggabungan dari dua trigliserida secara tail to tail atau double tuning fork dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 5. Reaksi Vulkanisasi Karbon-Sulfur a, Ikatan Intramolekul b, dan Ikatan Intermolekul c Flint, 1955 Gambar 6. Proses Penggabungan Dua Trigliserida Secara Tail to Tail atau Double Tuning Fork Flint, 1955 Proses penggabungan secara terus-menerus dari banyak trigliserida minyak yang telah mengalami tuning fork akan membentuk susunan persegi panjang yang bertumpuk. Ikatan sulfur dengan karbon ada yang berupa ikatan monosulfida dan ada pula yang disulfida. Jika beberapa molekul yang mempunyai ikatan sulfur dan karbon di dalamnya, baik ikatan monosulfida maupun disulfida digabungkan maka akan terbentuk suatu makromolekul yang sangat kompleks Flint, 1955. Tipe susunan unit pokok faktis tercantum pada Gambar 7. a b Gambar 7. Tipe Susunan Unit Pokok Faktis: a Bata dalam dinding Bricks in a Wall dan b Tumpukan Buku Pile of Book Flint, 1955 Struktur molekul faktis gelap menyerupai susunan bata dalam dinding bricks in a wall atau tumpukan buku pile of book yang memanjang dengan bobot molekul sekitar 7000. Tiap unit bata atau buku digambarkan sebagai gabungan dua molekul trigliserida melalui ikatan mono atau disulfida. Struktur molekul seperti itu memungkinkan mudahnya terjadi sliding effect di antara rantai molekul lurus yang memberikan sifat pelumasan kering dry lubrication serta bersifat berorientasi menyebar dan mengikat bahan-bahan sewaktu dilakukan suatu proses pencampuran, sehingga mempermudah proses pencampuran dan mempercepat tercapainya homogenitas campuran Flint, 1955. Flint 1955, menyatakan bahwa diantara dua tipe struktur makromolekul, tipe susunan bata dalam dinding bricks in a wall akan menghasilkan struktur makromolekul yang lebih kuat. Bila kedua tipe struktur makromolekul ini terdapat dalam faktis, maka proporsi kedua tipe struktur inilah yang akan menentukan mutu faktis. Faktis dengan proporsi tipe struktur bricks in a wall yang lebih besar akan memiliki sifat yang lebih baik.

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. BAHAN DAN ALAT

1. Bahan Bahan baku utama yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak jarak castor oil yang didapatkan dari toko bahan kimia Brataco Bogor. Bahan kimia yang digunakan terdiri dari: 1. Bahan-bahan kimia teknis untuk pembuatan, dan 2. Bahan kimia pro analyst p.a untuk karakterisasi minyak dan analisis sifat kimia faktis gelap. Bahan kimia teknis untuk pembuatan faktis gelap diantaranya sulfur, natrium karbonat Na 2 CO 3 , dan seng oksida ZnO. Bahan kimia p.a yang digunakan diantaranya: a. Bahan kimia p.a untuk karakterisasi bahan baku minyak, meliputi: Natrium tiosulfat Na 2 S 2 O 3 , pereaksi Hanus, indikator kanji, kloroform, kalium iodida KI, KOH, alkohol netral 95, indikator phenolphtalein PP, akuades, asam oksalat, kalium dikromat K 2 Cr 2 O 7 , dan HCl. b. Bahan kimia p.a untuk uji sifat kimia faktis gelap, meliputi: Aseton, natrium sulfit Na 2 SO 3 , suspensi Na-stearat, parafin, SrCl 2 , Cd- asetat, asam asetat glasial, formaldehid, kalium iodida KI, indikator kanji, iodin, dan akuades. 2. Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini diantaranya kompor listrik electric stove, panci, termometer, gelas piala 2L, erlenmeyer, motor pengaduk agitatorstirrer, tiang penyangga, neraca analitik, corong, pH- meter, oven, tanur, buret, soxhlet, labu takar, pipet, neraca analitik, dan alat-alat gelas lainnya.

B. WAKTU DAN TEMPAT

Penelitian ini dilakukan selama tujuh bulan, yaitu dimulai pada Bulan Mei sampai bulan November 2009 di Laboratorium Balai Penelitian Teknologi Karet BPTK dan Di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB, Bogor.