Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Pengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Penyerasi Alkanolamida pada Pembuatan Produk Film Lateks Karet Alam

  

PENGARUH WAKTU VULKANISASI DAN PEMBEBANAN

PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERMODIFIKASI

PENYERASI ALKANOLAMIDA PADA PEMBUATAN

PRODUK FILM LATEKS KARET ALAM

SKRIPSI

Oleh

  

ADRIAN HARTANTO

110405051

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

AGUSTUS 2015

  PENGARUH WAKTU VULKANISASI DAN PEMBEBANAN PENGISI TEPUNG KULIT SINGKONG TERMODIFIKASI PENYERASI ALKANOLAMIDA PADA PEMBUATAN PRODUK FILM LATEKS KARET ALAM SKRIPSI Oleh ADRIAN HARTANTO 110405051 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN UNTUK MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA AGUSTUS 2015

  

PRAKATA

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Pengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Penyerasi Alkanolamida pada Pembuatan

Produk Film Lateks Karet Alam”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera

  Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

  Hasil penelitian ini ditujukan untuk melihat potensi dari kulit singkong yang sering dianggap sebagai limbah pada kehidupan sehari-hari. Berbagai penelitian tentang lateks karet alam telah dilakukan dengan menggunakan pengisi anorganik dan sedikit menggunakan pengisi organik. Oleh karena itu, penulis berpikir untuk melakukan suatu penelitian menggunakan kulit singkong sebagai pengisi organik pada lateks karet alam. Dengan menggunakan kulit singkong sebagai pengisi pada lateks karet alam, diharapkan limbah kulit singkong dapat dikurangi di lingkungan masyarakat.

  Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1.

  Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc. selaku dosen pembimbing 2. Ir. Renita Manurung, M.Sc. selaku koordinator skripsi 3. Dr. Eng. Irvan, M.Si. sebagai ketua departemen teknik kimia 4. Dr. Ir. Fatimah, MT sebagai sekretaris departemen teknik kimia 5. Dr. Halimatuddahliana, ST., M.Sc. selaku dosen penguji I 6. Dr. Maulida, ST., M.Sc. selaku dosen penguji II 7. PT. Socfindo, sebagai sponsor utama bahan baku pembuatan alkanolamida 8. Bang Erick Kamil dan Kak Emelya Khoesoema, yang telah memberi banyak nasehat kepada penulis baik masalah penelitian maupun hal lain.

DEDIKASI

  Penulis mendedikasi skripsi ini kepada kedua orang tua penulis. Rusli, ayah penulis dan Mardiati, ibu penulis yang telah merawat dan membimbing penulis sampai sekarang.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama: Adrian Hartanto NIM: 110405051 Tempat/Tgl. Lahir: Binjai, 22 Oktober 1993 Nama orang tua: Rusli Alamat orang tua: Jalan HOS Cokroaminoto 6 Binjai 20711

  Asal Sekolah  SD Ahmad Yani Binjai, tahun 1999-2005  SMP Ahmad Yani Binjai, tahun 2005-2008  SMA Ahmad Yani Binjai, tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/ Kerja: 1.

  Asisten Lab.OTK tahun 2014-2015 modul Alat Penukar Panas Pipa Sepusat, Sedimentasi, Peralatan Pencampuran Fluida, Saluran dengan Penampang Berubah

  Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1.

  Majalah Kulit, Karet, dan Plastik Vol.31 No.1 Juni Tahun 2015: 01-08

ABSTRAK

  Polimer merupakan bahan penting dalam kehidupan manusia. Salah satu contoh polimer yang memiliki daya tarik adalah karet alam atau poliisoprena yang didapat dari pohon karet bergenus Hevea. Untuk meningkatkan sifat dari karet alam, biasanya digunakan pengisi baik pengisi organik maupun anorganik. Dalam penelitian ini digunakan tepung kulit singkong sebagai pengisi dan alkanolamida sebagai penyerasi. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah high

  ammonia lateks dengan kandungan karet kering sebesar 60%, bahan kuratif

  seperti sulfur, ZnO, ZDEC, antioksidan, KOH, tepung kulit singkong dan alkanolamida. Alkanolamida didapat melalui reaksi amidasi Refined Bleach

  

Deodorized Palm Stearin dengan dietanolamina dengan menggunakan katalis

  natrium metoksida. Penelitian dilakukan dengan mempravulkanisasi lateks karet alam terlebih dahulu dengan formulasi tertentu, lalu divulkanisasi melalui teknik pencelupan. Variabel yang digunakan adalah jumlah pembebanan pengisi tepung kulit singkong yaitu dari 0, 5, 10, 15, 20, dan 25 phr serta waktu vulkanisasi selama 10 dan 20 menit. Produk yang didapat diuji sifat mekaniknya, karakterisasi FTIR, karakterisasi SEM dan crosslink density. Hasil yang diperoleh berupa alkanolamida yang dihasilkan memiliki gugus yang diharapkan. Pembebanan pengisi tepung kulit singkong termodifikasi alkanolamida mampu meningkatkan

  

crosslink density dan sifat mekanik produk yang dihasilkan. Pembebanan

optimum terjadi pada 10 phr dan waktu vulkanisasi optimum adalah 20 menit.

  Kata kunci: karet alam, tepung kulit singkong, alkanolamida, crosslink density, sifat mekanik, FTIR, SEM

  

ABSTRACT

Polymer is important in human’s daily life. One of the polymer of interest is natural rubber or polyisoprene which is obtained from rubber tree from Hevea

  genus. In order to improve natural rubber properties, fillers whether organic or inorganic ones are incorporated. In this study, we use cassava peel waste powder as filler and alkanolamide as compatibilizer. The materials used in this study are high ammonia latex with dry rubber content of 60%, curative agents such as sulfur, ZnO, ZDEC, antioxidant, KOH, cassava peel waste powder and alkanolamide. Alkanolamide is synthesized from amidation reaction between Refined Bleached Deodorized Palm Stearine and diethanolamine with the presence of natrium methoxide as catalyst. The methodology includes pre-vulcanizing natural rubber latex with certain formulation, then vulcanized using dipping method. The variable used in this study is filler loading, from 0, 5, 10, 15 ,20 and 25 phr, and vulcanization time, for 10 and 20 minutes. The products were then tested in order to observe its mechanical properties, FTIR characterization, SEM characterization and crosslink density. The results show that the synthesized alkanolamide possess the functional group desired. Alkanolamide modified cassava peel waste powder loading is capable of increasing crosslink density and mechanical properties of the products. Optimum filler loading is reported on 10 phr and optimum vulcanization time is 20 minutes. Keywords: natural rubber, cassava peel waste powder, alkanolamide, crosslink density, mechanical properties, FTIR, SEM

DAFTAR ISI

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ii PENGESAHAN iii

  PRAKATA iv

  DEDIKASI vi

  RIWAYAT HIDUP PENULIS vii

  ABSTRAK viii

  ABSTRACT ix

  DAFTAR ISI x

  DAFTAR GAMBAR xiv

  DAFTAR TABEL xvii

  DAFTAR LAMPIRAN xviii

  DAFTAR SINGKATAN xx

  DAFTAR SIMBOL xxi

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  3

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  3

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  4

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  7

  2.1 LATEKS KARET ALAM

  7

  2.2 VULKANISASI

  8

  2.3 ALKANOLAMIDA

  10

  2.4 SINGKONG

  11

  2.5 PENELITIAN TERDAHULU

  13

  2.6 PENGUJIAN

  15

  2.6.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

  15

  2.6.2 Uji Densitas Sambung Silang (Crosslink Density)

  15

  2.6.3 Karakterisasi Fourier-Transform Infra-Red (FTIR)

  17

  2.6.4 Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM)

  18

  2.7 ANALISA BIAYA

  18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  22

  3.1 LOKASI PENELITIAN

  22

  3.2 BAHAN DAN PERALATAN

  22

  3.2.1 Bahan

  22

  3.2.1.1 Bahan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Bahan Penyerasi

  22 Alkanolamida

  3.2.1.2 Bahan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Tepung Kulit

  22 Singkong

  3.2.1.3 Bahan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Senyawa Lateks

  23 Karet Alam

  3.2.2 Peralatan

  23

  3.2.2.1 Peralatan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Bahan

  23 Penyerasi Alkanolamida

  3.2.2.2 Peralatan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Tepung Kulit

  24 Singkong

  3.2.2.3 Peralatan Yang Digunakan Untuk Pembuatan Senyawa

  24 Lateks Karet Alam

  3.3 FORMULASI BAHAN

  24

  3.3.1 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif

  25

  3.3.2 Formulasi Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  25

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN

  25

  3.4.1 Prosedur Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida

  25

  3.4.2 Prosedur Pembuatan Tepung Kulit Singkong

  26

  3.4.3 Prosedur Pendispersian Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  26

  3.4.4 Prosedur Analisa Hasil Dispersi Tepung Kulit Singkong dan

  27 Alkanolamida

  3.4.5 Prosedur Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) Dari Lateks

  27 Karet Alam

  3.4.6 Prosedur Pembuatan Senyawa Lateks Karet Alam

  27

  27

  3.4.6.2 Prosedur Uji Kloroform Pada Lateks Karet Alam Pra- Vulkanisasi

  4.1 KARAKTERISASI FTIR

  39

  3.6.2 Uji Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) Dengan ASTM D471

  39

  3.6.3 Karakterisasi Fourier-Transform Infra-Red (FTIR)

  39

  3.6.4 Karakterisasi Scanning Electron Microscope (SEM)

  41 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  42

  42

  39

  4.1.1 Karakteristik FTIR (Fourier Transform Infra Red) Bahan Penyerasi Alkanolamida

  42

  4.1.2 Karakteristik FTIR (Fourier Transform Infra Red) Tepung Kulit Singkong

  43

  4.1.3 Karakteristik FTIR (Fourier Transform Infra Red) Dispersi Tepung Kuling Singkong dan Alkanolamida

  45

  4.2 SIFAT-SIFAT MEKANIK

  47

  4.2.1 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung Kulit Singkong Pada Densitas Sambung Silang (Crosslink Density)

  3.6.1 Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Dengan ASTM D412

  3.6 PENGUJIAN PRODUK LATEKS KARET ALAM

  28

  3.5.3 Flowchart Pendispersian Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  3.4.6.3 Prosedur Vulkanisasi dan Pembuatan Film Lateks Karet Alam

  28

  3.5 FLOWCHART PERCOBAAN

  30

  3.5.1 Flowchart Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida

  30

  3.5.2 Flowchart Pembuatan Tepung Kulit Singkong

  32

  33

  38

  3.5.4 Flowchart Analisa Hasil Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  34

  3.5.5 Flowchart Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) Dari Lateks Karet Alam

  35

  3.5.6 Flowchart Pra-Vulkanisasi Senyawa Lateks Karet Alam

  36

  3.5.7 Flowchart Uji Kloroform Pada Lateks Karet Alam Pra- Vulkanisasi

  37

  3.5.8 Flowchart Vulkanisasi dan Pembuatan Film Lateks Karet Alam

  47 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

  4.2.2 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung Kulit

  49 Singkong Pada Kekuatan Tarik (Tensile Strengh) Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

  4.2.3 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung Kulit

  51 Singkong Pada Pemanjangan Saat Putus (Elongation At Break) Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

  4.2.4 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung Kulit

  52 Singkong Pada M100 dan M300 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

  4.3 KARAKTERISASI SCANNING ELECTRON MICROSCOPY (SEM)

  56

  4.3.1 Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM) Pada Tepung

  56 Kulit Singkong Yang Dihasilkan

  4.3.2 Karakterisasi Scanning Electron Microscopy (SEM) Pada Film

  57 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida Yang Dihasilkan

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  59

  5.1 KESIMPULAN

  59

  5.2 SARAN

  60 DAFTAR PUSTAKA

  61

DAFTAR GAMBAR

  Halaman

Gambar 2.1 Lapisan-Lapisan Lateks Setelah Diultrasentrifugasi

  7 Gambar 2.2 Gambaran Umum Vulkanisasi Molekul Karet

  9 Gambar 2.3 Sifat-Sifat Vulkanisat Terhadap Densitas Sambung

  10 Silang

Gambar 2.4 (a) Ikatan Sambung Silang dengan Satu Molekul

  10 Belerang (b) Ikatan Sambung Silang dengan Rantai Belerang Pendek

Gambar 2.5 Reaksi Pembentukan Alkanolamida dari RBDPS dan

  11 Dietanolamina

Gambar 2.6 Singkong (Manihot utilissima)

  12 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida

  31 Gambar 3.2 Flowchart Pembuatan Tepung Kulit Singkong

  32 Gambar 3.3 Flowchart Pendispersian Tepung Kulit Singkong dan

  33 Alkanolamida

Gambar 3.4 Flowchart Analisa Hasil Dispersi Tepung Kulit Singkong

  34 dan Alkanolamida

Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kandungan Padatan Total (TSC) dari

  35 Lateks Karet Alam

Gambar 3.6 Flowchart Pra-vulkanisasi Lateks Karet Alam

  36 Gambar 3.7 Flowchart Uji Kloroform Pada Lateks Karet Alam Pra-

  37 Vulkanisasi

Gambar 3.8 Flowchart Vulkanisasi dan Pembuatan Film Lateks Karet

  38 Alam

Gambar 3.9 Sketsa Spesimen Uji Tarik ASTM D 412

  39 Gambar 4.1 Karakteristik FTIR Bahan Penyerasi Alkanolamida

  42 Gambar 4.2 Karakteristik FTIR Tepung Kulit Singkong

  43 Gambar 4.3 Karakteristik FTIR Dispersi Tepung Kulit Singkong dan

  45 Alkanolamida

Gambar 4.4 Reaksi Antara Alkanolamida Dengan Selulosa Kulit

  46 Singkong

Gambar 4.5 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung

  47 Kulit Singkong Pada Densitas Sambung Silang (Crosslink Density) Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

Gambar 4.6 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung

  49 Kulit Singkong Pada Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

Gambar 4.7 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung

  51 Kulit Singkong Pada Pemanjangan Saat Putus (Elongation At Break) Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

Gambar 4.8 Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Tepung

  52 Kulit Singkong Pada M100 dan M300 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida

Gambar 4.9 Karakteristik FTIR Produk Lateks Karet Alam

  54 Gambar 4.10 Kemungkinan Reaksi Antara Lateks Karet Alam Dengan

  55 Pengisi Selulosa Kulit Singkong dan Bahan Kuratif

Gambar 4.11 Karakteristik SEM dari Tepung Kulit Singkong (a)

  56 Perbesaran 1000x (b) Perbesaran 2000x

Gambar 4.12 Karakteristik SEM Film Produk Lateks Karet Alam

  57 Berpengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Alkanolamida Pada Pembebanan (a) 5 phr (b) 10 phr (c) 15 phr (d) 20 phr (e) 25 phr

  Gambar C.1 Proses Pembuatan Bahan Penyerasi Alkanolamida

  71 Gambar C.2 Proses Ekstraksi Bahan Penyerasi Alkanolamida

  71 Gambar C.3 Bahan Penyerasi Alkanolamida

  72 Gambar C.4 Tepung Kulit Singkong Dengan Ukuran 100 Mesh

  72 Gambar C.5 Proses Pendispersian Tepung Kulit Singkong dan

  72 Alkanolamida Gambar C.6 Larutan Hasil Dispersi Tepung Kulit Singkong dan

  73 Alkanolamida Gambar C.7 Bahan Kuratif Produk Lateks Karet Alam

  73 Gambar C.8 Proses Pra-Vulkanisasi Produk Lateks Karet Alam

  73 Gambar C.9 Proses Uji Kloroform Produk Lateks Karet Alam

  74 Gambar C.10 Larutan Pembersih Plat Pencelupan Produk Lateks Karet

  74 Alam Gambar C.11 Wadah Pencelupan Produk Lateks Karet Alam

  74 Gambar C.12 Proses Vulkanisasi Produk Lateks Karet Alam

  75 Gambar C.13 Proses Pembedakan Produk Lateks Karet Alam

  75 Gambar C.14 Produk Lateks Karet Alam Berpengisi Tepung Kulit

  75 Singkong dan Bahan Penyerasi Alkanolamida Gambar D.1 Hasil FTIR Alkanolamida

  76 Gambar D.2 Hasil FTIR Tepung Kulit Singkong

  76 Gambar D.3 Hasil FTIR Dispersi Tepung Kulit Singkong dan

  77 Alkanolamida Gambar D.4 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Tanpa

  77 Penambahan Pengisi Tepung Kulit Singkong dan Tanpa Penyerasi Alkanolamida

  Gambar D.5 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan

  78 Penambahan Pengisi Tepung Kulit Singkong dan Tanpa Penyerasi Alkanolamida

  Gambar D.6 Hasil FTIR Produk Lateks Karet Alam Dengan

  78 Penambahan Pengisi Tepung Kulit Singkong dan Penyerasi Alkanolamida

DAFTAR TABEL

  25 Tabel 3.2 Formulasi Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  68

  Break )

  67 Tabel A.5 Data Hasil Pemanjangan Saat Putus (Elongation at

  67 Tabel A.4 Data Hasil Modulus Tarik Saat Pemanjangan 300% (M300)

  66 Tabel A.3 Data Hasil Modulus Tarik Saat Pemanjangan 100% (M100)

  66 Tabel A.2 Data Hasil Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

  28 Tabel A.1 Data Hasil Densitas Sambung Silang (Crosslink Density)

  25 Tabel 3.3 Tingkat Pematangan Lateks Karet Alam Pra-Vulkanisasi Melalui Tes Koagulasi-Kloroform

  Halaman

Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian

  19 Tabel 2.6 Bahan untuk Pembuatan Produk Lateks Karet Alam

  19 Tabel 2.5 Keterangan Bahan Baku Pencelupan

  18 Tabel 2.4 Keterangan Jumlah Bahan Baku untuk Sintesis Alkanolamida

  13 Tabel 2.3 Harga Perician Alat yang Digunakan

  12 Tabel 2.2 Komposisi Kulit Singkong

  5 Tabel 2.1 Komposisi Dari Berbagai Bagian Singkong Berdasarkan Bahan Kering

  5 Tabel 1.4 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif

  5 Tabel 1.3 Formulasi Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida

  5 Tabel 1.2 Variabel Berubah Yang Dilakukan Dalam Penelitian