Mastikasi Formulasi Lateks Karet Alam

2.2. Mastikasi

Mastikasi adalah proses awal dari pembuatan barang jadi karet. Proses ini merupakan proses penurunan berat molekul karet yang ditunjukkan oleh penurunan viskositas karet sehingga pencampuran bahan kompon, yang sebahagian besar adalah serbuk padat dengan karet dapat berlangsung dengan mudah dan merata. Penurunan berat molekul terjadi akibat rantai-rantai utama atau backbone dari karet diputus- putus yang berakibat viskositasnya menurun. Sebagai contoh pada proses mastikasi karet alam terjadi penurunan berat molekul yang lebih rendah Bristow and Watson, 1963. Proses mastikasi terdiri atas dua jenis yaitu : 1. Mastikasi dingin. Proses pelunakan dilakukan pada suhu di bawah 100 C seperti dihepotesakan oleh Standinger dan Bondy serta oleh Kautman dan Eyring bahwa yang berperan dalam pemutusan rantai molekul pada mastikasi dingin adalah tenaga mekanis yang berasal dari gaya geser antara permukaan gilingan dengan karet. Pemutusan ikatan terjadi pada ikatan karbon-karbon dari rantai utama polimer. 2. Mastikasi panas. Proses pelunakan yang dilakukan pada suhu diatas 100 C. Mastikasi ini lebih dominan berasal dari proses oksidasi yang dialami oleh rantai molekul karet Krisna S. Bhuana, 1993. Universitas Sumatera Utara

2.3. 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.

2.3.1. Bahan Vulkanisasi

Vulkanisasi adalah suatu proses dimana molekul karet yang linier mengalami reaksi sambung silang sulfur Sulfur 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 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 dikenal sebagai aktivator. Yang dapat berfungsi sebagai aktivatornya adalah oksida-oksida logam seperti zinkum oksida ZnO Aziman Ahmad, 2004. Universitas Sumatera Utara 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 2.2. Gambar 2.2. Model ikatan sambung silang polisulfida Apabila waktu vulkanisasi ditingkatkan diperpanjang, maka struktur rangkaian yang terbentuk bergantung pada komposisi kuratif, suhu dan lamanya waktu vulkanisasi. Struktur rangkaian yang mengandung ikatan sambung silang monosulfida, ditunjukkan pada gambar 2.3: Universitas Sumatera Utara Rantai molekul karet 14 Peningkatan waktu vulkanisasi Gambar 2.3. Model rangkaian ikatan sambung silang monosulfida Atau mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan di poli seperti dipaparkan pada gambar 2.4 di bawah ini : Rantai molekul karet Gambar 2.4. Semua jenis ikatan sulfida mono dan dipoli Pada sistem pemvulkanisasi konvensional cenderung membentuk suatu struktur kompleks, yang mengandung semua jenis ikatan sulfida mono dan dipoli pada gambar 2.4. Pada sistem pemvulkanisasi efisiensi cenderung membentuk struktur rangkaian yang mengandung ikatan sambung silang mono sulfida pada gambar 2.3. Pada sistem pemvulkanisasi semi efisiensi cenderung membentuk struktur pertengahan di antara gambar 2.2 dengan gambar 2.3 Indra Surya, 2006. Rantai molekul karet Rantai molekul karet Universitas Sumatera Utara

2.3.2. Bahan Pencepatan Reaksi

Reaksi vulkanisasi biasanya berlangsung sangat lambat. Dalam dunia industri hal ini kurang efisien karena menambah lama waktu produksi yang secara tak langsung juga menambah biaya. Jadi fungsi bahan pencepat untuk mengatasi kelambatan proses vulkanisasi. Berdasarkan jenisnya ada beberapa macam bahanpencepat reaksi. Dari golongan thiazol contohnya MBT dan MBTS. Dari golongan guanidin contohnya DPG dan DOTG Dari golongan dithiokarbonat contohnya ZDC dan ZDBC Dari golongan thiuram disulfida contohnya TMTM dan TMTD Rubber stchting, 1983 Keuntungan lainnya yang dapat dicapai dengan penggunaan bahan pencepat yaitu : 1. Kenaikan produksi oleh karena waktu vulkanisasi lebih pendek 2. Perbaikan kualitas, oleh karena daya tahan lebih baik dan kekuatan tarik lebih tinggi. Sebahagian besar dari bahan pencepat accelerator memerlukan bantuan dari bahan pengaktif pencepat accelator activator seperti seng oksida dan asam stearat untuk dapat bekerja maximal. Zinkum oksida digunakan pada sistem karet sulfur selanjutnya diaktifkan dengan penambahan asam stearat yang dapat melarutkan zinkum oksida, efek keduanya untuk peningkatan jumlah zinkum sulfida yang di produksi. Garam seng dari asam lemak yang juga merupakan perubahan tipe surfaktan dan melarutkan accelerator untuk membentuk katalis actual. Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara Skema reaksi dari vulkanisasi sulfur yang memperlihatkan peranan zinkum oksida dalam kaitannya dengan asam lemak ditunjukkan pada gambar 2.5. L ZnO | Sx – Zn - Sx R 1 CO 2 H | L Accelerator actual L L | So | XS Sa Zn Sb Sx | | L L Sulfurating Agent L | | Sy | | L X Crosslink precursor | Zinc Complex | Sx | | Zinc Complex | S | | Gambar 2.5. Skema peran aktivator seng oksida dalam kaitannya dengan asam lemak XSSX Sx – Zn – Sx XS Sa Zn Sb Sx Sy X | Sx Universitas Sumatera Utara Reaksi di atas ini dapat meningkatkan vulkanisasi dan menjadikan waktu vulkanisasi menjadi lebih singkat Akiba Hashim, 1997.

2.3.3. 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 - 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.

2.3.4. Bahan Pengisi

Bahan pengisi ditambahkan kebanyak kompon, untuk menambah berat dan mengurangi biaya produksi dimana penambahan bahan pengisi tanpa mengurangi Universitas Sumatera Utara 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 latex, bahan pengisi ditambahkan dalam jumlah besar dengan tujuan meningkatkan sifat fisik, memperbaiki karakteristik pengolahan latex, 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 Pada kajian ini digunakan kulit kerang sebagai bahan pengisi dengan variasi berat yang berbeda. Kulit kerang sebagai bahan pengisi dicampurkan dengan komponen- komponen tetap. Untuk formulasi latex karet alam, sebelum mengalami proses vulkanisasi, latex karet alam dan sejumlah bahan pencampuran dilakukan pemanasan dengan suhu 70 C, bahan pra vulkanisasi latex karet alam ini dibiarkan pada suhu kamar selama 24 jam untuk maturasi. Setelah mencapai sistem yang homogen terhadap campuran latex karet alam tersebut dilakukan pembuatan filem. Filem yang akan dibuat dengan menggunakan plat aluminium yang berukuran 8 cm x 8 cm kemudian dicelupkan ke dalam kompon, untuk dilakukan vulkanisasi pada suhu 100 C selama 30 menit.

2.3.5. 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 yang diperoleh dari lemak. Asam stearat penting dalam vulkanisasi karet yang dapat bereaksi dengan seng oksida atau dengan logam oksida Universitas Sumatera Utara lainnya. Selama vulkanisasi untuk membentuk karet yang dapat larut pada garam, yang mana pada gilirannya bereaksi dengan bahan pencepat Akiba Hashim, 1997.

2.4. 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 penyambung silang seperti dispersi sulfur 3. Pengaktif pencepat accelator activator seperti dispersi ZnO 4. Pencepat reaksi sambung silang accelator seperti dispersi ZDBC 5. Penahan degradasi sifat-sifat karet antidegradant seperti dispersi wingstay. 6. Bahan pengisi filler dispersi kalsium karbonat atau dispersi kulit kerang. 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 suhu 100 C selama waktu 30 menit.

2.5. Proses Pencelupan