untuk membuat lateks menjadi tidak stabil adalah dengan menambahkan bahan penggumpal seperti asam, sari buah, tawas. Sedang faktor ketidaksengajaan misalnya
karena terjadinya penguapan air dalam lateks yang berlebihan dan terkontaminasinya lateks oleh mikroba. Dengan rusaknya sistem kestabilan lateks, maka mutu lateks
yang dihasilkan menjadi kurang baik. Untuk tetap menjaga kestabilan lateks, maka lateks pekat harus memenuhi persyaratan mutu menurut ASTM D 1076 dan ISO
2004, ditunjukkan pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Spesifikasi Mutu Lateks Pekat
Parameter ASTM D.1076
ISO 2004 HA
LA HA
LA
1. Kandungan padatan total TSC min
61.5 61.5
61.5 61.5
2. Kandungan karet kering DRC min
60.0 60.0
60.0 60.0
3. Kandungan non karet max 2.0
2.0 2.0
2.0 4. Kadar amoniak
min 1.6 min 1.0
Min 1.0 Min 0.8
5. Waktu kemantapan mekanis MST min detik
650 650
540 540
6. Bilangan KOH max 0.8
0.8 1.0
1.0 7. Asam lemak eteris ALE =
VFA max -
- 0.2
0.2 8. Tembaga max, ppm
8 8
8 8
9. Mangan max, ppm 8
8 8
8
2.3. Bahan Pengemulsi Lateks Pekat
Bahan pengemulsi adalah merupakan bahan apabila ditambahkan akan menghambat laju koagulan pada lateks pekat. Penggunaan bahan pengemulsi
bertujuan untuk menjaga kestabilan lateks dan mengendapkan ion-ion yang dikandung dalam lateks. Apabila ion-ion tersebut tidak diendapkan maka akan ikut
mempercepat laju koagulasi yang mengakibatkan terjadinya penggumpalan. Beberapa contoh bahan pengemulsi banyak digunakan dalam perusahaan atau
pengolahan karet adalah :
Universitas Sumatera Utara
1 Natrium karbonat Natrium karbonat merupakan bahan pengemulsi yang lebih murah dibandingkan
zat antikoagulan lain. Karena natrium karbonat banyak digunakan pada pabrik- pabrik yang sederhana.
2. Amonia Amonia merupakan salah satu pengemulsi yang paling banyak digunakan karena :
- Desinfektan sehingga dapat membunuh bakteri
- Bersifat basa sehingga dapat mempertahankanmenaikkan pH lateks pekat.
- Mengurangi konsentrasi logam
3. Formaldehid Pemakaian formaldehid sebagai pengemulsi merepotkan karena :
- Kurang baik bila digunakan musim hujan
- Apabila disimpan zat ini akan menjadi asam semut atau asam format yang
dapat menyebabkan pembekuan apabila di campur pada lateks. -
Apabila digunakan harus diperiksa terlebih dahulu apakah larutan ini dalam keadaan asam atau basa, karena apabila bereaksi asam maka harus dinetralkan
dengan zat yang bersifat basa. 4. Natrium Sulfat
- Bahan ini tidak tahan lama disimpan
- Apabila ingin digunakan, harus dibuat terlebih dahulu
- Dalam jangka waktu sehari akan teroksidasi oleh udara mengisi natrium
sulfat, bila teroksidasi maka sifat antikoagulannya menjadi lenyap.
2.4. Pembuatan Kompon Karet
Campuran karet mentah dengan bahan kimia karet disebut kompon karet. Bahan kimia karet terdiri atas bahan kimia pokok dan bahan kimia tambahan. Bahan
kimia pokok yaitu bahan vulkanisasi, pencepat reaksi, antioksidan, anti ozon, bahan pengisi dan pelunak sedangkan bahan kimia tambahan yaitu bahan pewangi dan
bahan pewarna.
Universitas Sumatera Utara
2.4.1. Bahan Vulkanisasi
Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami reaksi ikatan silang crosslinking sehingga menjadi molekul polimer yang
membentuk rangkaian tiga dimensi. Reaksi ini merubah karet yang bersifat plastis lembut dan menjadi karet yang elastis, keras dan kuat. Vulkanisasi yang dikenal
dengan proses pematangan curing dan molekul karet yang sudah tersambung silang crosslinked rubber di rujuk sebagai vulkanisat karet Akiba Hashim, 1997.
Vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah setiap perlakuan yang menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile strenght dan modulus.
Meskipun vulkanisasi terjadi dengan adanya panas dan bahan vulkanisasi, 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 dikenal
sebagai aktivator. Yang dapat berfungsi sebagai aktivatornya adalah oksida-oksida logam seperti zinkum oksida ZnO Aziman Ahmad, 2004.
Secara umum sistem pemvulkanisasi di klasifikasikan menjadi tiga yaitu pemvulkanisasi konvensional, pemvulkanisasi semi effisien, dan pemvulkanisasi
effisien. Untuk membedakan ketiga sistem ini dibedakan berdasarkan jumlah kuratif perbandingan antara sulfur dan pencepat. Untuk sistem konvensional mengandung
sulfur lebih banyak bila dibandingkan dengan pencepat. Sistem efisiensi mengandung pencepat lebih banyak dari pada sulfur. Sedangkan sistem semi effisiensi jumlah
sulfur dan pencepat sama banyaknya Ismail dan Hashim, 1998. Ketiga sistem ini juga dapat dibedakan berdasarkan jenis ikatan sambung silang sulfida yang terbentuk
dan reaksi kimia yang terjadi selepas vulkanisasi. Pada tahap awal vulkanisasi rangkaian ini mengandung ikatan sambung silang
polisulfida seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4. Model ikatan sambung silang polisulfida
Apabila waktu vulkanisasi ditingkatkan diperpanjang. Struktur rangkaian yang terbentuk bergantung pada komposisi kuratif, suhu dan lamanya waktu
vulkanisasi. Struktur rangkaian yang mengandung ikatan sambung silang monosulfida, ditunjukkan pada gambar 2.5:
Peningkatan waktu vulkanisasi
Gambar 2.5. Model rangkaian ikatan sambung silang monosulfida
Atau mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan di poli seperti dipaparkan pada gambar 2.6 di bawah ini :
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6. Struktur rangkaian karet pada vulkanisasi sulfur terakselerasi Ismail Hashim, 1998
Pada sistem pemvulkanisasi konvensional terbentuk suatu struktur kompleks, yang mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan dipoli dan
cenderung di dominasi oleh ikatan polisulfida gambar 2.4. Pada sistem pemvulkanisasi efisiensi cenderung di dominasi oleh struktur
rangkaian yang mengandung ikatan silang mono sulfida gambar 2.5. Pada sistem pemvulkanisasi semi efisiensi cenderung membentuk struktur
pertengahan di antara gambar 2.4 dengan gambar 2.5. Indra Surya, 2006. Pemvulkanisasian yang tidak menggunakan sulfur antara lain yaitu peroksida
organik. Penggunaan peroksida organik sebagai bahan vulkanisasi untuk membentuk ikatan silang pada karet alam pertama diamati oleh Elliot, 1979. Saat itu peroksida
organik yang sering digunakan adalah dikumil peroksida. Pada reaksinya, peroksida akan terurai karena pemanasan hingga terbentuk
radikal bebas PO. Radikal bebas itu menarik atom hidrogen pada molekul karet, sehingga diperoleh molekul karet yang radikal R
˚
Mekanisme terjadinya ikatan silang antar atom karbon adalah sebagai berikut : . Radikal-radikal molekul karet
yang saling berdekatan akan bergabung hingga terbentuk ikatan silang, antara atom C dari kedua rantai molekul kuat tersebut.
Rantai molekul karet
Rantai molekul karet
Universitas Sumatera Utara
tenaga POOP
2 PO panas
˚
PO
˚
+ RH POH + R
˚
R
˚
+ R
˚
R - R Gambar 2.7. Mekanisme vulkanisasi peroksida Elliot, 1979 ;
Sultan Borealis, 1996 POOP adalah peroksida organik, RH menggambarkan sebagai molekul karet
alam, dan R-R merupakan ikatan silang. Oleh karena ikatan antara carbon sangat kuat, maka vulkanisat yang dihasilkan mempunyai pampatan tetap yang rendah serta
ketahanan usang yang tinggi apabila digunakan anti oksidan yang tepat. Mekanisme vulkanisasi dikumil peroksida dengan karet alam ditunjukkan pada gambar 2.8.
1.
2. CH
3
CH
3
CH
3
| |
| C – O – O – C
2 C – O
.
| |
| CH
3
CH
3
CH
3
Dikumil peroksida CH
3
CH
3
| |
C – O . + – CH
2
– C = CH – CH
2
– |
CH
3
Isoprena
CH
3
CH
3
| |
C – OH + – CH = C – CH – CH
2
– |
CH
3
.
Universitas Sumatera Utara
CH
3
CH |
|
3
3. – CH = C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
– +
– CH = C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
| |
– CH
3
CH Cross linked NR no loss of double bond
3
CH
3
CH |
|
3
4. – CH
2
– CH = C – CH
2
– – CH
2
– CH – C – CH
2
– +
– CH
= C – CH – CH
2
– – CH = C – CH – CH
2
| |
– CH
3
CH Cross linked NR loss of double bond
3
Gambar 2.8. Mekanisme vulkanisasi Dikumil Peroksida Terhadap Lateks J.L.Koening, 2000
Dikumil peroksida merupakan jenis inisiator yang paling banyak digunakan. Dikumil peroksida ini dapat bereaksi pada suhu tinggi 160
Karakteristik dikumil peroksida sebagai berikut E. Merck, 2008. C dan memiliki sensitifitas
oksigen yang rendah bila dibandingkan dengan peroksida yang lain serta sensitif terhadap asam.
Rumus molekul :
C
18
H
22
O
2
Rumus kimia :
[C
6
H
5
C CH
3 2
O] Berat molekul
2
: 270.37 gmol
Densitas :
1.56 gcm Titik Lebur
3
: 38-41
Titik Didih C 1 atm
: 130
Keadaan Fisik C 1 atm
: Bentuk bubuk warna putih
Kelarutan :
Larut dalam etanol, ethyl eter dan benzen
.
.
. .
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9. Dekomposisi Dikumil Peroksida
2.4.2. Bahan Pencepatan Reaksi
Reaksi vulkanisasi dengan menggunakan sulfur biasanya berlangsung sangat lambat. Dalam dunia industri hal ini kurang efisien karena menambah waktu produksi
secara tidak langsung juga menambah biaya, dan kekuatan film lateks yang dihasilkan rendah atau lemah. Kekuatan filem lateks yang dihasilkan dapat
ditingkatkan dengan penambahan bahan-bahan pencepat ZDBC dan bahan-bahan penggiat ZnO Wong Chen, 1987.
Berdasarkan jenis bahan pencepat reaksi dapat digolongkan sebagai berikut : -
Golongan thiazol contohnya MBT dan MBTS. -
Golongan guanidin contohnya DPG dan DOTG -
Golongan dithiocarbamate contohnya ZDC dan ZDBC -
Golongan thiuram disulfida contohnya TMTM dan TMTD Rubber stchting, 1983
Keuntungan lainnya yang dapat dicapai dengan penggunaan bahan pencepat yaitu:
- Kenaikan produksi oleh karena waktu vulkanisasi lebih pendek
- Perbaikan kualitas, oleh karena daya tahan lebih baik dan kekuatan tarik lebih
tinggi. Kekuatan filem lateks yang telah di vulkanisasi dengan penambahan bahan
penggiat ZnO dan bahan pencepat ZDBC dapat ditunjukkan dalam gambar 2.10. Wong Chen, 1987.
CH
3
CH
3
CH
3
| |
| C – O – O – C
2 C – O.
| |
| CH
3
CH
3
CH
3
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.10. Pengaruh pengaktif dan pencepat terhadap kekuatan tarik film lateks karet alam dengan vulkanisasi sulfur pada suhu 93
C Dari gambar 2.10 terlihat bahwa pengaruh pengaktif dan pencepat terhadap
kekuatan tarik film lateks karet alam yang di vulkanisasi dengan sulfur pada suhu 93
C mengalami perbedaan yang nyata. Apabila agen vulkanisasi tidak ditambahkan ke dalam formulasi lateks karet alam, kekuatan tariknya rendah dibandingkan dengan
formulasi yang telah ditambahkan pengaktif dan pencepat.
2.4.3. Bahan Antioksidan dan Antiozon
Fungsi bahan ini untuk melindungi karet dari kerusakan karena pengaruh oksigen maupun ozon yang terdapat di udara, karena unsur-unsur yang terkandung
dalam udara tersebut dapat menurunkan sifat fisik atau bahkan menimbulkan retak- retak dipermukaan barang jadi karet. Bahan-bahan ini juga dapat melindungi barang
dari karet terhadap ion-ion peroksida yaitu ion tembaga, ion mangan atau ion besi, serta terhadap suhu tinggi, sinar matahari, keretakan dan kelenturan.
Antioksidan dikelompokkan antara lain ke dalam : -
Fenil nafrilamin seperti PAN dan PBN -
Kondensat aldehid-amina seperti agerite resin -
Kondensat keton-amina seperti flectol H -
Turunan difenil-amina contoh : nonox OD Sulfur
Sulfur, ZnO Sulfur, ZnO, ZDBC
Kekuatan Tarik Mpa
Waktu Vulkanisasi menit
Universitas Sumatera Utara
- Fenil sulfida seperti santowhite crystals
- Turunan fenol seperti montaclere dan lonol
Jenis wax atau lilin bisa juga membantu melindungi karet dalam kondisi statis terhadap ozon Krisna S, Bhuana, 1993.
2.4.4. Bahan Pengisi
Bahan pengisi ditambahkan kedalam kompon, untuk menambah berat dan mengurangi biaya produksi dimana penambahan bahan pengisi tanpa mengurangi
kwalitasnya. Beberapa bahan pengisi digunakan untuk memberikan kekakuan, kekerasan dan tipe benda mekanik dengan kwalitas yang diinginkan Polunim, 1962.
Bahan pengisi merupakan bahan penting yang dapat mempengaruhi sifat-sifat vulkanisasi ke dalam komponen lateks, bahan pengisi ditambahkan dalam jumlah
besar dengan tujuan meningkatkan sifat fisik, memperbaiki karakteristik pengolahan lateks, dan menurunkan biaya.
Bahan pengisi dibagi atas dua yaitu bahan pengisi aktif dan bahan pengisi tidak aktif. -
Bahan pengisi aktif penambahannya akan meningkatkan kekerasan, modulus, ketahanan sobek dan ketahanan kikis. Penguatan yang ditimbulkan bahan pengisi
ditentukan oleh ukuran partikel keadaan permukaan dan bentuk butir halusnya. Untuk memperoleh penguatan yang optimum maka partikel bahan pengisi
tersebut harus tersebar secara merata dalam komponen karet. Semakin kecil ukuran partikel bahan pengisi maka pada penambahan dengan jumlah berat yang
sama, kekerasan kekuatan tarik barang jadi karet akan bertambah. Perpanjangan putus serta modulus tidak banyak berpengaruh sedangkan daya pantulnya
berkurang. -
Bahan pengisi tidak aktif hanya akan meningkatkan kekerasan dan kekakuan barang jadi karet sedangkan kekuatan dan sifat lainnya akan berkurang, tetapi
harga bahan pengisi tidak aktif relatif lebih murah sehingga umumnya digunakan untuk menekan harga produk barang jadi Ismail, 2000.
Universitas Sumatera Utara
2.4.5. Bahan Pelunak
Bahan pelunak berfungsi memudahkan pembuatan karet dan pemberian bentuk. Penambahan bahan pengisi yang cukup banyak perlu diimbangi dengan
bahan pelunak. Apabila karet harus dicampur dengan banyak bahan pengisi, karet akan menjadi jenuh kurang elastis dan keras. Untuk mempertinggi elastisitas
menurunkan kadar kekerasan ditambahkan bahan pelunak Rubber Sticting, 1983. Asam stearat adalah salah satu contoh bahan pelunak. Asam stearat umumnya
diperoleh dari hidrolisa lemak. Asam stearat penting dalam vulkanisasi karet yang dapat bereaksi dengan seng oksida atau dengan logam oksida lainnya. Selama
vulkanisasi untuk membentuk karet yang dapat larut pada garam, yang mana pada gilirannya bereaksi dengan bahan pencepat Akiba Hashim, 1997.
2.5. Formulasi Lateks Karet Alam
Sebelum mengalami proses vulkanisasi, lateks karet alam dan sejumlah bahan kompon terlebih dahulu mengalami proses pencampuran mixing sehingga
membentuk suatu formulasi lateks. Pencampuran yang melibatkan bahan dasar yaitu : 1.
Lateks HA 60 2.
Bahan pemvulkanisasi seperti dispersi sulfur 3.
Pengaktif activator seperti dispersi ZnO 4.
Pencepat reaksi ikatan silang accelerator seperti dispersi ZDBC 5.
Penahan degradasi sifat-sifat karet antidegradant seperti dispersi butylated, p- cresol dan dicylopentadiene wingstay.
6. Bahan pengisi filler dispersi kalsium karbonat atau dispersi kaolin. Semua bahan
pravulkanisasi ini di stirer selama 2 jam dan dilakukan pemanasan pada suhu 70
C maka diperoleh formulasi latex yang siap untuk di vulkanisasi dengan sulfur pada suhu 100
C dan dikumil peroxida pada suhu 160 C
selama waktu 30 menit.
Universitas Sumatera Utara
2.6. Proses Pencelupan