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.