Pengaruh Leaching Pada Produk Film Lateks Karet Alam Berpengisi Mikrokristal Selulosa Avicel Dengan Penambahan Penyerasi Alkanolamida
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Dewasa ini, pembuatan produk lateks karet alam dengan penambahan pengisi
organik maupun anorganik telah menyita banyak perhatian peneliti karena
menunjukkan adanya sifat dan karakteristik yang khusus dan unik pada produk lateks
karet alam [1-3]. Lateks karet alamterdiri dari 93-95% cis-1,4-poliisoprena yang
diperoleh dari hasil penyadapan batang pohon karet Hevea Brasiliensis. Lateks karet
alam merupakan sumber daya alam terbarukan yang memiliki kekuatan (strength)
dan pemanjangan (elongation)yang baik [4-5]. Produk-produk yang dihasilkan dari
lateks karet alam antara lain seperti sarung tangan, benang karet, balon, kateter,
pembalut luka elastis, kondom, tiup stetoskop dan lain-lain [6].
Produk lateks karet alam umumnya mempunyai sifat mekanik yang lebih
rendah dibandingkan dengan produk lateks karet alam yang sudah diberi tambahan
seperti bahan pengisi [7]. Untuk meningkatkan sifat mekanik dari lateks karet alam
perlu dilakukan kajian dengan menambahkan bahan pengisi (filler) ke dalam
formulasi lateks karet alam [8]. Penambahan bahan pengisi di dalam lateks karet
alam diyakini dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga sifat-sifat
mekanik seperti kekuatan tarik (tensile strength)menjadi meningkat [9].
Beberapa penelitian tentang pembuatan produk lateks karet alam umumnya
menggunakan pengisi mineralanorganik seperti kalsium karbonat [10], sodium
montmorillonite [11], dan kaolin [12]. Adapun pengisi organikseperti pati singkong
[13], pati jagung [14], dan pati kentang [15]juga pernah digunakan sebagai bahan
pengisi dalam produk lateks karet alam.Hasil-hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan bahwa adanya penambahan pengisi organik maupun anorganik dalam
produk lateks karet alamdapat meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength),
kekuatan sobek (tear strength) dan densitas sambung silang (crosslink density) dari
produk vulkanisat [10-15].
1
Universitas Sumatera Utara
Di samping itu, masalah lingkungan merupakan hal yang serius sehingga
menuntut pemanfaatan limbah untuk sesuatu yang berguna baik dari segi sudut
pandang ekologi dan ekonomi [16]. Pemanfaatan limbah dari hasil pertanian yang
melimpah dan dapat diperoleh sepanjang tahun seperti limbah kulit singkong sudah
pernah dilakukan, seperti bahan baku pembuatan bioetanol dengan bakteri
Saccharomyes cereviseae [17]. Melihat potensi dari mikrokristal selulosa yang dapat
dibuat dari limbah selulosa, maka mikrokristal selulosa cocok digunakan sebagai
pengisi organik dalam produk lateks karet alam.
Adapun kendala yang terdapat dalam penyediaan produk lateks karet alam
yaitu kurang serasinya antara pengisi yang hidrofilik dan lateks karet alam yang
hidrofobik. Untuk itu, diperlukan modifikasi seperti pertukaran ion pada kation di
bagian luar pengisi dengan menggunakan surfaktan organik [20].Proses ini dilakukan
dengan mengikatkan rantai hidrokarbon (surfaktan) pada permukaan lapisan pengisi
yang hidrofilik sehingga memungkinkan pengisi bercampur dengan lateks karet alam
yang hidrofobik [21].
Surfaktan organik yang pernah digunakan dalam beberapa penelitian
sebelumnya yakni octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide
(ODTMA) [20] dan polietilen glikol [22]. Keawkumay, et al [20] meneliti bahwa
penambahan surfaktan octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide
(ODTMA) dalam produk lateks karet alam berpengisi montmorillonite (MMT)
meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [20]. Gonzalez, et al
[22] meneliti bahwa penambahan surfaktan polietilen glikol dalam produk lateks
karet alam berpengisi montmorillonite (MMT) meningkatkan kekuatan tarik (tensile
strength) dan meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [22].
Adapun jenis surfaktan organik lain yang pernah digunakan adalah
alkanolamida. Alkanolamida merupakan hasil reaksi antara asam lemak turunan
minyak sawit yaitu RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) dengan
dietanolamina, dimana molekul-molekul alkanolamida tersebut memiliki sifat polar
dan non polar, rantai hidrokarbon yang panjang bersifat non polar sedangkan gugus
amidanya bersifat sangat polar [23]. Alkanolamida banyak digunakan sebagai bahan
foam boosting dan dalam campuran bahan surfaktan lain berguna sebagai cairan
pencuci piring dan juga dalam pembuatan shampoo[24]. Oleh karena itu,
2
Universitas Sumatera Utara
alkanolamida memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan penyerasi pada
produk lateks karet alam seperti penelitian sebelumnya. Penelitian sebelumnya
menunjukkan bahwa penggunaan alkanolamida dapat memodifikasi pengisi silika
[23]dan kaolin [25] sehingga produk lateks karet alam yang dihasilkan memiliki sifat
mekanik
yang
lebih
baik
dibandingkan
tanpa
adanya
modifikasi.
Leaching adalah proses pembuangan material hidrofilik dari produk latex
dengan cara mencuci produk latex tersebut dengan air. Proses ini bertujuan untuk
menghilangkan zat-zat lain selain karet yang larut dalam air seperti protein. Proses
leaching ini juga dapat meningkatkan dalam sifat fisis dari latex seperti kekuatan
tarik dan kejernihan film [50].
1.2
PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah :
1.
Pengaruh leaching terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet
alam berpengisi mikrokristal selulosa dan penyerasi alkanolamida.
2.
Pengaruh leaching pada penambahan alkanolamida sebagai bahan penyerasi
terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi
mikro kristal selulosa dengan adanya perbandingan komposisi alkanolamida.
3.
Pengaruh suhu vulkanisasi pada produk lateks karet alam berpengisi
mikrokristal selulosa dan penyerasi alkanolamida dengan proses leaching.
1.3
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh leaching, suhu vulkanisasi
dan komposisi bahan penyerasi alkanolamida yang terbaik terhadap sifat mekanik
dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi mikrokristal selulosa seperti
kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan
modulus tarik (tensile modulus) serta ditunjukkan oleh karakteristik Fourier
Transform Infra-Red (FTIR) dan didukung oleh analisa Scanning Electron
Microscope (SEM).
1.4
MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
3
Universitas Sumatera Utara
1.
Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan
lanjutan mikrokristal selulosa pada industri.
2.
Memberikan informasi tentang manfaat proses leaching pada produk lateks
karet alam dalam bidang industri.
3.
Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang
pengaruh komposisi alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada produk lateks
karet alam sehingga dapat diketahui komposisi penyerasi yang terbaik.
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Lateks, Fakultas Teknik, Departemen
Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan
pada penelitian ini yaitu :
1.
High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering.
2.
Bahan kuratif lateks karet alam seperti sulfur, zink oksida (ZnO), zinc
diethyldithiocarbamate (ZDEC), dan antioksidan (AO). Bahan kuratif ini
diperoleh dari Farten Technique (M) Sdn Bhd, Pulau Penang, Malaysia.
3.
Mikrokristal selulosa Avicell dengan ukuran 100 mesh.
4.
Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin) yang diperoleh dari PT. Socfin Indonesia dan
dietanolamina.
5.
Bahan untuk melakukan leaching yaitu Aquadest dan larutan KOH 1%.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
1
2
3
4
5
6
Variabel
Kadar mikrokristal selulosa
Larutan dispersi mikrokristal selulosa dan alkanolamida
Ukuran partikel mikrokristal selulosa
Suhu pra-vulkanisasi
Waktu vulkanisasi
Waktu leaching
Keterangan
10%
10 phr
100 mesh
70 °C
20 menit
24 jam
Tabel 1.2 Variabel BerubahYang Dilakukan Dalam Penelitian
No
1
Variabel
Suhu vulkanisasi
Keterangan
100 °C; 120 °C
4
Universitas Sumatera Utara
2
Kadar alkanolamida
0%; 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%
Formulasi larutan dispersi mikrokristal selulosa dan alkanolamida yang
digunakan dalam penelitian ini adalah :
Tabel 1.3 Formulasi Larutan Dispersi Mikro Kristal Selulosa dan Alkanolamida
Bahan
Mikrokristal selulosa
Alkanolamida
Air
10
0
90
10
0,5
89,5
Persentase (%)
10
10
1,0
1,5
89
88,5
10
2,0
88
10
2,5
87,5
Formulasi lateks karet alam dan bahan kuratif yang digunakan dalam penelitian
ini adalah :
Tabel 1.4 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif
Bahan
High Ammonia Lateks 60 % karet kering
Larutan Sulfur 50 %
Larutan ZDEC 50 %
Larutan ZnO 30 %
Larutan Antioksidan 50 %
Larutan KOH 10 %
Larutan Dispersi Mikrokristal Selulosa dan Alkanolamida
Kadar(phr)
100
1,8
1,8
0,5
1,2
1,8
10
Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1.
Uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at
break), dan modulus tarik (tensile modulus)dengan standar internasional
ASTM D412.
2.
Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Scanning
Electron Microscope (SEM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Universitas Negeri Medan.
3.
Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
5
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Dewasa ini, pembuatan produk lateks karet alam dengan penambahan pengisi
organik maupun anorganik telah menyita banyak perhatian peneliti karena
menunjukkan adanya sifat dan karakteristik yang khusus dan unik pada produk lateks
karet alam [1-3]. Lateks karet alamterdiri dari 93-95% cis-1,4-poliisoprena yang
diperoleh dari hasil penyadapan batang pohon karet Hevea Brasiliensis. Lateks karet
alam merupakan sumber daya alam terbarukan yang memiliki kekuatan (strength)
dan pemanjangan (elongation)yang baik [4-5]. Produk-produk yang dihasilkan dari
lateks karet alam antara lain seperti sarung tangan, benang karet, balon, kateter,
pembalut luka elastis, kondom, tiup stetoskop dan lain-lain [6].
Produk lateks karet alam umumnya mempunyai sifat mekanik yang lebih
rendah dibandingkan dengan produk lateks karet alam yang sudah diberi tambahan
seperti bahan pengisi [7]. Untuk meningkatkan sifat mekanik dari lateks karet alam
perlu dilakukan kajian dengan menambahkan bahan pengisi (filler) ke dalam
formulasi lateks karet alam [8]. Penambahan bahan pengisi di dalam lateks karet
alam diyakini dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga sifat-sifat
mekanik seperti kekuatan tarik (tensile strength)menjadi meningkat [9].
Beberapa penelitian tentang pembuatan produk lateks karet alam umumnya
menggunakan pengisi mineralanorganik seperti kalsium karbonat [10], sodium
montmorillonite [11], dan kaolin [12]. Adapun pengisi organikseperti pati singkong
[13], pati jagung [14], dan pati kentang [15]juga pernah digunakan sebagai bahan
pengisi dalam produk lateks karet alam.Hasil-hasil dari penelitian tersebut
menunjukkan bahwa adanya penambahan pengisi organik maupun anorganik dalam
produk lateks karet alamdapat meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength),
kekuatan sobek (tear strength) dan densitas sambung silang (crosslink density) dari
produk vulkanisat [10-15].
1
Universitas Sumatera Utara
Di samping itu, masalah lingkungan merupakan hal yang serius sehingga
menuntut pemanfaatan limbah untuk sesuatu yang berguna baik dari segi sudut
pandang ekologi dan ekonomi [16]. Pemanfaatan limbah dari hasil pertanian yang
melimpah dan dapat diperoleh sepanjang tahun seperti limbah kulit singkong sudah
pernah dilakukan, seperti bahan baku pembuatan bioetanol dengan bakteri
Saccharomyes cereviseae [17]. Melihat potensi dari mikrokristal selulosa yang dapat
dibuat dari limbah selulosa, maka mikrokristal selulosa cocok digunakan sebagai
pengisi organik dalam produk lateks karet alam.
Adapun kendala yang terdapat dalam penyediaan produk lateks karet alam
yaitu kurang serasinya antara pengisi yang hidrofilik dan lateks karet alam yang
hidrofobik. Untuk itu, diperlukan modifikasi seperti pertukaran ion pada kation di
bagian luar pengisi dengan menggunakan surfaktan organik [20].Proses ini dilakukan
dengan mengikatkan rantai hidrokarbon (surfaktan) pada permukaan lapisan pengisi
yang hidrofilik sehingga memungkinkan pengisi bercampur dengan lateks karet alam
yang hidrofobik [21].
Surfaktan organik yang pernah digunakan dalam beberapa penelitian
sebelumnya yakni octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide
(ODTMA) [20] dan polietilen glikol [22]. Keawkumay, et al [20] meneliti bahwa
penambahan surfaktan octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide
(ODTMA) dalam produk lateks karet alam berpengisi montmorillonite (MMT)
meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [20]. Gonzalez, et al
[22] meneliti bahwa penambahan surfaktan polietilen glikol dalam produk lateks
karet alam berpengisi montmorillonite (MMT) meningkatkan kekuatan tarik (tensile
strength) dan meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [22].
Adapun jenis surfaktan organik lain yang pernah digunakan adalah
alkanolamida. Alkanolamida merupakan hasil reaksi antara asam lemak turunan
minyak sawit yaitu RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) dengan
dietanolamina, dimana molekul-molekul alkanolamida tersebut memiliki sifat polar
dan non polar, rantai hidrokarbon yang panjang bersifat non polar sedangkan gugus
amidanya bersifat sangat polar [23]. Alkanolamida banyak digunakan sebagai bahan
foam boosting dan dalam campuran bahan surfaktan lain berguna sebagai cairan
pencuci piring dan juga dalam pembuatan shampoo[24]. Oleh karena itu,
2
Universitas Sumatera Utara
alkanolamida memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan penyerasi pada
produk lateks karet alam seperti penelitian sebelumnya. Penelitian sebelumnya
menunjukkan bahwa penggunaan alkanolamida dapat memodifikasi pengisi silika
[23]dan kaolin [25] sehingga produk lateks karet alam yang dihasilkan memiliki sifat
mekanik
yang
lebih
baik
dibandingkan
tanpa
adanya
modifikasi.
Leaching adalah proses pembuangan material hidrofilik dari produk latex
dengan cara mencuci produk latex tersebut dengan air. Proses ini bertujuan untuk
menghilangkan zat-zat lain selain karet yang larut dalam air seperti protein. Proses
leaching ini juga dapat meningkatkan dalam sifat fisis dari latex seperti kekuatan
tarik dan kejernihan film [50].
1.2
PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah :
1.
Pengaruh leaching terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet
alam berpengisi mikrokristal selulosa dan penyerasi alkanolamida.
2.
Pengaruh leaching pada penambahan alkanolamida sebagai bahan penyerasi
terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi
mikro kristal selulosa dengan adanya perbandingan komposisi alkanolamida.
3.
Pengaruh suhu vulkanisasi pada produk lateks karet alam berpengisi
mikrokristal selulosa dan penyerasi alkanolamida dengan proses leaching.
1.3
TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh leaching, suhu vulkanisasi
dan komposisi bahan penyerasi alkanolamida yang terbaik terhadap sifat mekanik
dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi mikrokristal selulosa seperti
kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan
modulus tarik (tensile modulus) serta ditunjukkan oleh karakteristik Fourier
Transform Infra-Red (FTIR) dan didukung oleh analisa Scanning Electron
Microscope (SEM).
1.4
MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
3
Universitas Sumatera Utara
1.
Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan
lanjutan mikrokristal selulosa pada industri.
2.
Memberikan informasi tentang manfaat proses leaching pada produk lateks
karet alam dalam bidang industri.
3.
Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang
pengaruh komposisi alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada produk lateks
karet alam sehingga dapat diketahui komposisi penyerasi yang terbaik.
1.5
RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Lateks, Fakultas Teknik, Departemen
Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan
pada penelitian ini yaitu :
1.
High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering.
2.
Bahan kuratif lateks karet alam seperti sulfur, zink oksida (ZnO), zinc
diethyldithiocarbamate (ZDEC), dan antioksidan (AO). Bahan kuratif ini
diperoleh dari Farten Technique (M) Sdn Bhd, Pulau Penang, Malaysia.
3.
Mikrokristal selulosa Avicell dengan ukuran 100 mesh.
4.
Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin) yang diperoleh dari PT. Socfin Indonesia dan
dietanolamina.
5.
Bahan untuk melakukan leaching yaitu Aquadest dan larutan KOH 1%.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah:
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian
No
1
2
3
4
5
6
Variabel
Kadar mikrokristal selulosa
Larutan dispersi mikrokristal selulosa dan alkanolamida
Ukuran partikel mikrokristal selulosa
Suhu pra-vulkanisasi
Waktu vulkanisasi
Waktu leaching
Keterangan
10%
10 phr
100 mesh
70 °C
20 menit
24 jam
Tabel 1.2 Variabel BerubahYang Dilakukan Dalam Penelitian
No
1
Variabel
Suhu vulkanisasi
Keterangan
100 °C; 120 °C
4
Universitas Sumatera Utara
2
Kadar alkanolamida
0%; 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5%
Formulasi larutan dispersi mikrokristal selulosa dan alkanolamida yang
digunakan dalam penelitian ini adalah :
Tabel 1.3 Formulasi Larutan Dispersi Mikro Kristal Selulosa dan Alkanolamida
Bahan
Mikrokristal selulosa
Alkanolamida
Air
10
0
90
10
0,5
89,5
Persentase (%)
10
10
1,0
1,5
89
88,5
10
2,0
88
10
2,5
87,5
Formulasi lateks karet alam dan bahan kuratif yang digunakan dalam penelitian
ini adalah :
Tabel 1.4 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif
Bahan
High Ammonia Lateks 60 % karet kering
Larutan Sulfur 50 %
Larutan ZDEC 50 %
Larutan ZnO 30 %
Larutan Antioksidan 50 %
Larutan KOH 10 %
Larutan Dispersi Mikrokristal Selulosa dan Alkanolamida
Kadar(phr)
100
1,8
1,8
0,5
1,2
1,8
10
Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1.
Uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at
break), dan modulus tarik (tensile modulus)dengan standar internasional
ASTM D412.
2.
Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Scanning
Electron Microscope (SEM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam, Universitas Negeri Medan.
3.
Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.
5
Universitas Sumatera Utara