2.5 Vulkanisasi Karet Alam
Pada tahun 1832 F.ludersdorf di Jerman memberitahukan bahwa karet yang ditambahkan dengan sulfur, akan membentuk suatu gabungan
dia tidak mengerti akan pentingnya penemuannya itu. Pada tahun 1838 Charles Goodyear di Amerika dan
Thomas Hancook diingris pada tahun 1843 menemukan hal yang sama.
Vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan yang menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strength dan ,modulus
serta preserve ekstensibilit. Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan sulfur, proses itu tetap berlangsung secara lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan
penambahan sejumlah kecil bahan organik atau anorganik yang disebut akselerator. Untuk mengoptimalkan kerjanya akselerator membutuhkan bahan kimia lain yang
dikeanal sebagai aktivator, yang dapat berfungsi sebagai aktivator adalah okisida- oksida logam seperti ZnO.
17
Vulkanisasi dari lateks karet alam dapat dibagi menjadi tiga kategori, vulkanisasi non sulfur dengan peroksida, senyawa nitro, kuinon atau senyawa azo
sebagai curing agents; dan vulkanisasi dengan sulfur, selenium, dan tellurium dan vulkanisasi dengan irradiasi c-ray. Penggunaan yang masih umum digunakan adalah
vulkanisasi dengan menggunakan sulfur karena alasan ekonomi maka penggunaan vulkanisasi non sulfur dan irradiasi c-ray diabaikan dan hanya sebagian saja yang
mengaplikasikannya.
18
Penambahan 30-40 sulfur akan memperbanyak jumlah ikatan silang crosslink antar rantai molekulnya yang akan berpengaruh terhadap sifat- sifat dan
prilaku karet alam. Kekerasan dan kekakuan dari karet alam akan meningkat dengan proses vulkanisasi. Karet alam dengan ikat silang sedikit akan bersifat relatif lebih
lunak dan fleksibel dari pada karet alam dengan jumlah ikatan silang lebih banyak. ____________
17
A.T. Mc Phersons ,Enginerring Uses of Rubber Publishing Corporation, 1956], p, 162
, [New York : Reinhold
18
Cowd M.A., Kimia Polimer,[Bandung : ITB,1991],hal 321
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5. Gambar vulkanisasi karet alam.
19
Dalam pengolahan lateks karet alam yang bertujuan untuk menambah kekuatan lateks karet alam dari sifat fisik nya seperti yang telah dipaparkan diatas dengan
penambahan sulfur sebagai agen penyambung silang vulkanisasi. Sistem vulkanisasi dapat dibagi 3 yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.5. Klasifikasi Sistem Vulkanisasi. Vulkanisasi
Komposisi sulfur bsk
Komposisi pemercepat bsk
Nilai E
Konvensional Semi-effisien
Efisien 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 karet.
20
______________
19
Rahmat Saptono, , Pengetahuan Bahan FTUI 2008],hal 115-116
. [Departemen Metalurgi dan Material
20
Indra. S.,Buku Ajar Teknologi Karet USU : Medan, 2006],hal, 23
, [Departemen Teknik Kimia, Fakultan Teknik ,
Universitas Sumatera Utara
2..5.1. Bahan-bahan yang digunakan dalam proses vulkanisasi :
1. Bahan vulkanisasi
Bahan vulkanisasi yang sering digunakan dalam industri pngolahan karet adalah belerang yang mempercepat kematangan kompon karet. Bahan lain untuk vulkanisasi
adalah peroksida organik dan damar fenolik .
21
Pada umumnya digunakan belerang dalam jumlah yang besar kira-kira 6-10 untuk ditambahkan pada karet. Proses vulkanisasi perlahan dan memakan waktu
beberapa jam sebelum vulkanisasi selesai. Dengan digunakannya bahan-bahan pencepat, jumlah belerang dapat dikurangi dan sekarang berjumlah kurang lebih 2 – 3
, berdasarkan bobot karet nya .
22
2. Bahan pemercepat dan penggiat reaksi
Vulkanisasi dalam industri pengolahan lateks biasanya lambat, sehingga agar efisien perlu dipercepat. Banyak jenis bahan pemercepat reaksi yang bisa digunakan.
Dari golongan sulfenamida, CBS dan MBS. Dari golongan dithiokarbonat antara lain ZDEC dan ZDBC. Dari golongan tiuransulfida adalah TMTD. Dari golongan Tiazol
adalah MBT dan MBTS. Penggunaan bahan pemercepat reaksi ini bisa tunggal atau gabungan dari beberapa bahan tersebut .
Bahan penggiat reaksi berguna menambah kecepatan kerja bahan pemercepat reaksi. Meskipun tidak mutlak perlu, bahan ini bisa mengefisienkan proses
pengolahan karet. Bahan reaksi yang umum digunakan antara lain seng oksida, dan asam stearat.
23
___________
21
Ir.Didit Heru Setiawan Drs. Agus Andoko. Op Cit
22
Rubber Stichting, . Hal 147
Karet Alam
23
. Ir.Didit Heru Setiawan Drs. Agus Andoko.
,[Kinta: Jakarta, 1983], hal. 62-63. Loc. Cit.
Universitas Sumatera Utara
3. Bahan antioksidan dan anti ozon
Fungsi bahan ini untuk melindungi karet dari kerusakan karena pengaruh oksigen maupun ozon yang terdapat diudara. Bahan kimia ini biasanya juga tahan
terhadap pengaruh ion-ion tembaga, mangan dan besi. Selain itu juga mampu melindungi terhadap suhu tinggi, retak-retak dan lentur .
4. Bahan pengisi
Ada dua macam bahan pengisi dalam proses pengolahan karet. Pertama bahan pengolahan yang tidak aktif .kedua, bahan pengisi yang aktif atau bahan pengisi yang
menguatkan. Yang pertama hanya menambah kekerasan dan kekakuan pada karet yang dihasilkan, tetapi kekuatan dan sifat lainnya menurun.
Biasanya bahan pengisi tidak aktif lebih banyak digunakan untuk menekan harga karet yang dibuat karena bahan ini berharga murah, contohnya kaolin, tanah liat,
kalsium karbonat, magnesium karbonat,barium sulfat, dan barit.
Bahan pengisi aktif atau penguat contohnya karbon hitam, silika, aluminium silikat, dan magnesium silikat. Bahan ini mampu menambah kekerasan, ketahanan
sobek, ketahanan kikisan serta tegangan putus yang tinggi pada karet yang dihasilkan.
24
Vulkanisasi vulkanisir dikenal juga dengan istilah cure merupakan proses pengaplikasian tekanan dan panas terhadap campuran elastomer dan bahan kimia
untuk menurunkan plastisitas dan meningkatkan elastisitas, kekuatan, dan kemantapan. Curing menyebabkan molekul karet yang panjang dan saling terkait
diubah menjadi struktur 3 tiga dimensi melalui pembetukan crosslinking ikatan silang secara kimia.
__________
24
Tim Penulis PS, Op Cit. Hal 308-309
Universitas Sumatera Utara
Dalam proses vulkanisasi dipakai bahan kimia yang dapat bereaksi dengan gugus aktif pada molekul karet untuk membentuk crosslinking antara molekul. Bahan kimia
ini dikenal dengan istilah curing agent.
25
Tabel berikut menguraikan pengaruh penambahan beberapa bahan kimia yang berperan dalam proses vulkanisasi dan pengaruhnya terhadap waktu vulkanisasi dalam
perkembangan proses vulkanisasi. Tabel 2.5.1. Pengaruh bahan kimia terhadap vulkanisasi pada suhu 142
C No.
Formula Waktu
Vulkanisasi
1 Karet Alam
Belerang 100
8 5 jam
2 Karet Alam
Belerang ZnO
100 8
5 3 jam
3 Karet Alam
Belerang ZnO
Thiokarbanilida 100
6 5
2 2 jam
4 Karet Alam
Belerang ZnO
MBT Asam Stearat
100 3
5 1
1 20 menit
____________
25
http:www.industrikaret.comvulkanisir
Universitas Sumatera Utara
Formula 4 merupakan formula dasar vulkanisasi belerang yang dapat berlangsung cepat terdiri dari karet, belerang sebagai curing agent, MBT sebagai akselerator, ZnO
dan Asam Stearat sebagai activator. Untuk menghasilkan barang jadi karet yang tahan terhadap pengusangan perlu penyesuaian sistem vulkanisasi dan ditambahkan anti
oksidan, anti ozon, dsb.
26
2.6 . Pengujian Sifat Mekanik