Paduan Termoplastik Elastomer (Polipropilena-Karet Sir 10 Dan Epdm) Dengan Bahan Pengisi Pulp Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Material Peredam Suara

BAB I
PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Karet merupakan polimer alam yang dipakai secara luas di dunia industri karena
memiliki sifat-sifat unik seperti kemampuan meregang dan kembali kekeadaan
semula dengan cepat. Karet alam sebagian besar ada dalam bentuk cis-1,4poliisoprena yang berasal dari tumbuhan Havea braziliensis. Karet pada wujud
aslinya mempunyai kelemahan-kelemahan diantaranya cepat teroksidasi atau usang,
tidak tahan terhadap minyak, mulur dan kekuatan rendah.
Polipropilena (polimer yang dapat melunak berkali-kali apabila diberi panas
dan dapat menjadi kaku atau keras setelah didinginkan) merupakan salah satu polimer
yang sangat luas digunakan dalam industry food packaging, moulding dan serat
sintetis. Kelebihan polimer ini memiliki kekuatan dan kekakuan yang tinggi. Melihat
kelebihan propilena tersebut, tentunya akan lebih memberi manfaat apabila diolah
menjadi produk lain tanpa menurunkan kualitas dari polipropilena, seperti sifat-sifat
mekaniknya.
Sementara itu percampuran poliolefin dengan karet alam tidak dapat
dihasilkan campuran yang kompatibel, yang disebabkan oleh fasa karet alam yang
tidak mudah terdistribusi kedalam matrik poliolefin karena adanya perbedaan
viskositas kedua polimer tersebut yang cukup besar pada suhu leleh poliolefin,

sehingga interaksi molekular antara poliolefin dengan karet alam relatif kurang besar
(Naskar dkk, 2004; Bahruddin dkk, 2007; Bahruddin dkk, 2009).
Percampuran

plastik

(termoplastik)

dengan

karet

(elastomer)

dapat

menghasilkan material baru dengan menggunakan bahan penghubung ( curative

agent) yang disebut dengan termoplastik elastomer (TPE) yang mempunyai sifat dan
fungsi yang mirip dengan karet vulkanisasi pada suhu ambient, dan dapat dilelehkan

pada suhu tinggi seperti termoplastik (Naskar dkk, 2004; Nakason dkk, 2006;
Halimatuddahliana dkk, 2006; Halimatuddahliana dkk, 2007). Sifat-sifat ini dapat
menjembatani perbedaan antara sifat karet (elastomer) dengan sifat plastik
(termoplastik), yang bermanfaat sebagai alternatip penggunaan karet alam dalam
berbagai aplikasi seperti industri otomotif, elektronik dan konstruksi bangunan.
Beberapa jenis plastik yang banyak digunakan untuk membuat TPE antara lain:
Polietilen (PE), Polivinilchlorida (PVC) dan Polipropilena (PP)(Ismail dkk, 2002;
Nakason dkk, 2006; Awang dkk, 2008; Sae-Oui dkk, 2010; Siregar, 2010). TPE yang
dibuat dari pencampuran elastomer dengan termoplastik mempunyai keunggulan
yaitu sifat yang diinginkan dapat ditentukan dengan memilih komponen elastomer
dan termoplastik pada perbandingan campuran yang sesuai, penelitian-penelitian
tentang pembuatan TPE ini sangat berkembang pesat pada saat ini.
Beberapa peneliti sudah mengembangkan metode-metode percampuran untuk
dapat meningkatkan sifat mekanik campuran karet alam (elastomer) dengan plastik
(termoplastik) yang umumnya menggunakan sulfur sebagai

curative agent ( zat

pemvulkanisasi), selain peroksida, resin fenolik maupun uretan

dengan tehnik

pengolahan secara internal mixer dan extrusi maupun radiasi untuk memperoleh
material baru dengan tingkat kekuatan yang diinginkan ( Nakason dkk, 2006; Awang
dkk, 2008; Sae-Oui dkk, 2010). Beberapa peneliti juga mengembangkan penggunaan
dicumil peroksida (DKP) sebagai curative agent untuk memvulkanisasi karet (
Nakason dkk, 2006; Nakason dkk, 2008; Naskar dkk, 2004; Masykuri dkk, 2005;
Nakason dkk, 2006; Halimatuddahliana, 2007; Halimatuddahliana dkk, 2008;
Thitithammawong dkk, 2007; Awang dkk, 2008; Siregar, 2010).
Untuk meningkatkan sifat mekanik campuran termoplasik elastomer dan
menurunkan pemutusan rantai polimer yang diakibatkan oleh inisiator DKP maka

sering ditambahkan zat pengserasi (pengkompatibel) atau zat pengikat silang seperti
propilena-etilena akrilik asid (PPEAA) (Ismail dkk, 2001) , HVA-2 atau NNi-mphenylenebismelamide (Muhammad N.H dkk, 2003; Halimatuddahliana, 2007;
Awang dkk, 2008), divinil benzene (DVB) (Siregar, 2010).
Selain pemilihan teknik pengolahan polimer, juga dikembangkan pemilihan
bahan pengisi yang sesuai dan teknik penambahan bahan pengisi untuk meningkatkan
sifat mekanik dari termoplastik elastomer yang dibuat (Seok Oh dkk, 2003; Nakason
dkk, 2006 ; Bahruddin dkk, 2007; Bahruddin dkk, 2009; Wulandari dkk, 2007; SaeOui dkk, 2010 ).
Untuk meningkatkan sifat mekanik poliblend sering ditambahkan bahan

pengisi seperti hitam karbon, clay dan lain-lain. Wirjosentono (1997), menggunakan
serbuk tandan kosong sawit, pelepah dan batang sawit sebagai bahan pengisi
termoplastik polipropilen sampai kadar 30%. Serat kelapa sawit, abu sekam padi,
serat jut, serbuk kayu karet, abu sekam padi putih dan partikel-partikel sisa karet telah
digunakan sebagai bahan pengisi didalam elastomer, plastik dan termoplastik
elastomer (Ismail dkk, 1999; Ismail dkk, 1997; Siregar, 1999; Ismail dkk, 2003;
Siriwardena dkk, 2003). Pemakaian berbagai bahan pengisi ini menunjukkan
peningkatan modulus tensil dan kekerasan, dan penurunan kekuatan tarik dengan
penambahan bahan pengisi.
Penelitian yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti (Seriwardena dkk,
2001: Ismail dkk, 2003; dan Siregar, 1999) memperoleh bahwa bahan pengisi serat
alami tidak serasi dengan bahan polimer. Hal ini di sebabkan oleh perbedaan
kepolaran bahan-bahan tersebut dimana bahan polimer merupakan bahan yang
bersifat hidrofobik sedangkan pengisi serat alami bersifat hidrofilik. Oleh karena itu
beberapa langkah telah diambil dalam mengatasi masalah ini antaranya ialah dengan
menggunakan agen pengserasi, melakukan modifikasi bahan pengisi dengan bahan
bahan kimia yang sesuai dan penggunaan zat pengkompatibel.

Yuhsin (2008) meniliti pengaruh bahan pengisi organoclay dalam campuran
EPDM / polipropilena menggunakan octylphenol-formaldehide dan stannous chloride

dehydrat sebagai zat pemvulkanisasi yang memperoleh bahwa organoclay dapat
meningkatkan kekuatan dan derajat elongasi dari termoplastik vulkanisasi dan
menurunkan stabilitas termal oleh dekomposisi zat pengembang dalam organoclay.
Satapathy (2010) memblending termoplastik elastomer polietilen bekas
dengan karet alam bekas menggunakan bahan pengisi fly ash dan bahan pengcoupling
Silane (Si-69) yang memperoleh peningkatan kekuatan lentur dan regangan sampai
50% berat bahan pengisi.
Sementara itu untuk mengurangi kerusakan serat sellulosa selama pengolahan
bahan polimer dan agar memperoleh kompatibilitas yang baik, pendispersi poli(vinil
asetat-Latex) telah digunakan untuk mendispersikan serat sellulosa dalam matriks
termoplastik. (Klason dkk,1988).
Ruksakulpiwat (2009) meneliti pencampuran polipropilena/karet alam dan
polipropilene/EPDM dengan Sulpur, ZnO sebagai pemvulkanisasi, dan bahan pengisi
rumput vetiver dengan pendispersi asam stearat memperoleh peningkatan kekuatan
impak dan elongasi dengan penambahan karet alam sampai 20%, sedangkan dengan
penambahan EPDM hanya sampai 10%.
Dengan semakin majunya teknologi, perkembangan peralatan yang
digunakan manusia akan terus semakin meningkat. Baik peralatan tersebut berupa
sarana informasi, transportasi. telekomunikasi, produksi, konstruksi dan sarana
hiburan. Sebahagian besar peralatan tersebut membutuhkan kekuatan bahan tertentu

untuk tujuan keperluan yang tertentu, misalnya alat-alat mounting, bearing.
Sebahagian lagi peralatan tersebut dapat menghasilkan suara-suara yang tidak
diinginkan sehingga menimbulkan kebisingan. Untuk mengatasi hal tersebut
dikembangkanlah berbagai jenis bahan peredam suara. Jenis bahan peredam suara
yang sudah ada yaitu bahan berpori, resonator dan panel (Youneung dkk, 2003). Dari

ketiga bahan tersebut bahan berporilah yang sering digunakan, khususnya untuk
ruang-ruang sempit seperti ruang musik dan film (home theater) di perumahan dan
perkantoran, kerena ringan dan murah. Material yang telah lama digunakan adalah
dari glass wool dan rock wool tetapi harganya sangat mahal. Nama dagang panel
acoustic peredam suara adalah Acourate mat resin yaitu suatu bahan visco elastic
polimer yang mampu mengisolasi bunyi dengan cara menyerap energy suara yang
merambat pada lantai, dinding, plafond dan pilar yang harganya berkisar Rp
250000/m2 , maka berbagai bahan pengganti material tersebut mulai dibuat. Salah
satunya dengan menciptakan material peredam suara dari komposit berpengisi serat
alam, karena serat alam merupakan bahan berpori dan mengandung banyak
lignoselulosa (McMulan, 2002), mempunyai densitas rendah, mudah terurai,
kekakuan tinggi dan harganya murah, dan berlimpah terdapat di alam (Uma, 2010).
Khuriati (2006) telah mencampurkan berbagai perekat dengan bahan pengisi
sabuk kelapa untuk penyerapan bunyi yang sesuai dengan standar ISO 11654. Hal

yang sama dilakukan Hosaini (2010) dengan mencampurkan lateks dengan bahan
pengisi serat kelapa dan bahan additive untuk meningkatkan penyerapan suara. HanSeung Yang (2004) juga melakukan penelitian tentang penggunaan jerami dan ban
bekas sebagai bahan pengisi dengan poliuretan sebagai adhesive untuk campuran
bahan bangunan, yang dapat meningkatkan penyerapan bunyi. Christina (2007) juga
memanfaatkan rongga-rongga jerami padi sebagai bahan baku pembuatan panel
akustik. Sezgin (2009) juga memanfaatkan limbah serat daun teh dari pabrik
pengolahan sebagai bahan pengisi untuk peradam suara. Sementara Youneung (2003)
menggunakan berbagai ukuran pertikel serat polyester daur ulang sebagai bahan
peredam suara.

Aries (2007) mengkarakteristik dasar tentang koefisien absorbsi

bunyi material akustik dari sampah organik dan anorganik dimana semakin tinggi
kandungan materialnya semakin besar koefisien absorbsinya.
Dari

uraian

diatas,

dikembangkanlah

teknik

pencampuran

antara

Polipropilen(PP) /Karet alam SIR 10 atau karet sintetis EPDM dengan penambahan

dikumil peroksida (DKP) sebagai inisiator dan divinyl benzene (DVB) sebagai
coupling agent (zat penghubung) diharapkan dapat

menghasilkan kompatibilitas

campuran yang baik sehingga dapat menghasilkan material baru yang dapat
dipergunakan untuk bahan peralatan otomotip, elektronika dan konstruksi bangunan.
Disamping itu, dengan pemanfaatan serat pulp tandan kosong sawit (PTKS) sebagai
bahan pengisi dalam matrik poliblen, pencampuran dengan menggunakan asam
stearat sebagai pendispersi diharapkan dapat lebih meningkatkan sifat-sifat mekanik

material baru

sekaligus dapat berguna sebagai material peredam suara (panel

acustik).

1.2. Perumusan Masalah
Bahan poliblend dapat dibuat dengan mencampurkan dua atau lebih bahan polimer
sampai didapatkan campuran33homogen, baik dengan cara melarutkannya atau dalam
mesin pengolah (internal mixer). Dalam hal ini poliblen polipropilena (PP) dengan
karet alam SIR 10 atau karet sintetis EPDM tidak dapat membentuk campuran yang
homogen, karena perbedaan viskositas kedua polimer tersebut cukup besar pada suhu
leleh PP oleh karena itu dengan adanya DKP sebagai inisiator pada PP dan karet
alam SIR 10 atau karet sintetis EPDM, diharapkan dapat berreaksi dengan DVB
melalui gugus vinyl tak jenuh sehingga membentuk jaringan polimer atau crosslink
diantara karet alam dan PP yang di harapkan dapat meningkatkan kompatibilitas
bahan komponen poliblen tersebut. Kemudian dengan penambahan bahan pengisi
serat PTKS yang bersifat polar dengan adanya bahan pengkompatibel asam stearat
diharapkan diperoleh bahan material baru dengan sifat-sifat mekanik yang lebih
tinggi dan lebih kompatibel sekaligus dapat berfungsi sebagai peredam suara (bunyi).

Maka yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Apakah campuran antara karet alam SIR 10 atau karet sintetis EPDM,
dengan PP, DKP sebagai inisiator dan DVB sebagai zat pengkoupling
dapat membentuk ikatan silang antara PP dengan karet alam SIR 10 atau
dengan karet sintetis EPDM sehingga diperoleh bahan material
termoplastik elastomer baru dengan sifat-sifat mekanik yang tinggi dan
dengan kompatibilitas yang baik.
2. Apakah ada peningkatan sifat mekanik antara pencampuran karet alam
SIR 10 atau karet sintetis EPDM dengan PP , DKP sebagai inisiator dan
DVB sebagai zat pengkoupling dengan penambahan bahan pengisi PTKS
sehingga diperoleh material baru lebih kompatibel.
3. Apakah ada interaksi kimia atau fisika antara pencampuran karet alam SIR
10 atau karet sintetis EPDM dengan PP , DKP sebagai inisiator dan DVB
sebagai zat pengkoupling dengan penambahan bahan pengisi PTKS
dengan menggunakan asam stearat

sehingga diperoleh material baru

dengan sifat-sifat mekanik yang jauh lebih baik dan lebih kompatibel.

4. Bagaimanakah hubungan antara berat bahan pengisi terhadap sifat
mekanis dari poliblend dan koefisien penyerapan bunyinya.

1.3. Tujuan Penilitian
Dengan adanya permasalahan diatas maka penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menyelidiki derajat kompatibilitas campuran antara karet alam SIR 10
dengan PP

menggunakan inisiator DKP dan DVB sebagai zat

pengcoupling sehingga diperoleh material baru yang bersifat termoplastik
elastomer yang lebih baik dan lebih kompatibel .
2. Menyelidiki interaksi kimia atau fisika antara bahan pengisi serat tandan
kosong sawit menggunakan atau tanpa menggunakan asam stearat sebagai

pendispersi dengan campuran PP dengan karet alam SIR 10 atau karet
sintetis EPDM, dan inisiator DKP dengan adanya DVB sebagai bahan
pengkoupling.
3. Menyelidiki teknik pencampuran antara bahan pengisi PTKS dengan
campuran PP dengan inisiator DKP dan DVB sebagai coupling agent.
4. Menyelidiki hubungan

berat bahan pengisi PTKS dalam matrik

termoplastik elastomer dengan koefisien penyerapan bunyi.

1.4. Manfaat Penelitian.
Adanya penelitian ini diharapkan mempunyai manfaat sebagai berikut :
1. Pengembangan teknik pencampuran karet alam SIR 10 atau karet sintetis
EPDM dengan PP , DKP sebagai inisiator dan DVB sebagai zat
pengcoupling diharapkan bermanfaat sebagai bahan material termoplastik
elastomer baru yang dapat dipergunakan dalam bidang otomotif,
konstruksi bangunan dan bahan elektronik yang tidak mudah pecah.
2. Pemanfaatan

PTKS sebagai bahan pengisi dalam matrik termoplastik

elastomer untuk memperoleh material termoplastik elastomer baru yang
mempunyai nilai tambah dalam bidang konstruksi bangunan, otomotip
dan elektronik khususnya sebagai material peredam suara ( peredam
bunyi).

1.5. Lokasi Penelitian.
Pencampuran PP dengan karet alam SIR 10 atau dengan karet sintetis EPDM
menggunakan inisiator DKP , DVB sebagai coupling agent dan pendispersi asam
stearat dengan bahan pengisi PTKS dilakukan dengan internal mixer dilaboratorium
Polimer FMIPA-USU,

uji tarik, uji impak, dilakukan dilaboratorim Penelitian

FTeknik USU, sedangkan uji SEM dilakukan dilaboratorium Biologi UNP Padang,

DSC/TGA dan FT-IR Laboratorium Kimia Terpadu FMIPA USU Medan ,Koefisien
penyerapan suara (bunyi) dilakukan di Laboratorium Elektronika Fakultas Teknik
USU Medan.
1.6. Metodologi Penelitian.
Penelitian ini merupakan eksperimen laboratorium (Riserch Laboratory) dengan
perlakuan pencampuran 50 gram Polipropilena (PP) / 50 gram Karet alam SIR 10
atau dengan karet sintetis EPDM, dan variasi konsentrasi DKP 0 – 3 phr (tanpa
penambahan DKP adalah sebagai CONTROL) didalam internal mixer pada suhu
170oC selama 30 menit . Sementara sifat mekanis yang diukur adalah kekuatan tarik .

Penelitian ini adalah penelitian faktorial dengan 3 variasi konsentrasi dan 4 sifat
mekanis (desain Faktorial 3 x 4). Replikasi dilakukan tiga kali untuk setiap perlakuan
masing-masing sampel.

Pengambilan data dari film tersebut meliputi :
1. Tahap I
Pada tahap ini pencampuran 50 gram PP dengan 50 gram Karet alam SIR 10
dilakukan secara internal mixer pada suhu 170oC selama 30 minit dengan variasi
konsentrasi DKP 1 – 3 phr untuk mendapatkan pengaruh konsentrasi DKP pada
vulkanisasi karet, dan dikarakterisasi dengan uji kuat tarik. CONTROL
Hal yang sama dilakukan juga untuk pencampuran 50 gram Polipropilena / 50 gram
Karet sintetis EPDM.
2. Tahap II.
Pada tahap ini 50 gram Polipropilena diinternal mixer pada 1700C sampai meleleh,
kemudian ditambah 50 gram Karet alam SIR 10 ke dalam internal mixer sampai
homogen, kemudian ditambah DKP dengan konsentrasi optimum yang diperoleh pada
Tahap I sebelumnya dan ditambah DVB dengan perbandingan variasi konsentrasi

DVB masing-masing 1 sampai 4 phr . Karakterisasi dilakukan dengan uji tarik,
impak, DSC/TGA, FT-IR, dan SEM, Koefisien penyerapan bunyi.
Hal yang sama dilakukan untuk pencampuran 50 gram PP / 50 gram Karet sintetis
EPDM.
3. Tahap III.
Pada tahap ini 50 gram Polipropilena diinternal mixer pada 1700C sampai meleleh,
kemudian ditambah 50 gram Karet alam SIR 10 ke dalam internal mixer sampai
bercampur homogen, kemudian ditambah DKP dan DVB dengan konsentrasi
optimum yang diperoleh pada percobaan Tahap II sebelumnya, kemudian ditambah
PTKS dengan variasi berat 10 gram, 20 gram, 30 gram, 40 gram dan diinternal mixer
sampai homogen. Karakterisasi dilakukan dengan uji tarik, uji impak, Daya serap air,
Persentase ikat silang, DSC/TGA, FT-IR, dan SEM, Koefisien penyerapan bunyi.
Hal yang sama dilakukan untuk pencampuran 50 gram PP / 50 gram Karet sintetis
EPDM.
4. Tahap IV.
Pada tahap ini 50 gram Polipropilena diinternal mixer pada 1700C sampai meleleh,
kemudian ditambah 50 gram Karet alam SIR 10 ke dalam internal mixer sampai
bercampur homogen, kemudian ditambah DKP dan DVB dengan konsentrasi
optimum yang diperoleh pada percobaan Tahap II sebelumnya, kemudian ditambah
PTKS dengan variasi berat 10 gram, 20 gram, 30 gram, 40 gram dan Asam stearat
sebanyak 6 gram.dan diinternal mixer sampai homogen. Karakterisasi dilakukan
dengan uji tarik, uji impak, Daya serap air, Persentase ikat silang, DSC/TGA, FT-IR,
dan SEM, Koefisien penyerapan bunyi.
Hal yang sama dilakukan untuk pencampuran 50 gram PP / 50 gram Karet sintetis
EPDM.

Variabel-variabel yang digunakan adalah sebagai berikut :
1. Tahap I
Variable bebas :
-

Variasi konsentrasi DKP 1, 2, dan 3 phr

Variable tetap :
-

Waktu pencampuran 30 menit

-

Suhu pencampuran 1700 C

-

Konsentrasi PP dan Karet alam masing-masing 50 gram.

Variable terikat ;
- Uji kuat tarik
2. Tahap II
Variabel bebas :
-

Variasi konsentrasi DVB masing-masing 1. 2, dan 3 phr, 4 phr.

Variable tetap :
-

Konsentrasi DKP.

-

Waktu pencampuran 30 menit.

-

Suhu pencampuran 170o C .

-

Konsentrasi PP dan Karet alam masing-masing 50 gram.

Variable terikat :
-

Karakterisasinya dengan uji tarik, uji impak, DSC/TGA, FT-IR, dan SEM,
Koefisien penyerapan bunyi.

3. Tahap III.
Variable bebas :
-

Berat PTKS masing-masing 10, 20, 30, dan 40 gram.

Variabel tetap:
-

Konsentrasi DKP, dan DVB

-

Waktu pencampuran 30 menit

-

Suhu pencampuran 170o C.

-

Berat Polipropilena dan Karet alam masing-masing 50 gram

-

Ukuran partikel PTKS 80 mesh.

Variable terikat.
-

Karakterisasinya dengan uji tarik, uji impak, Daya serap air, Persentase
ikat silang, DSC/TGA, FT-IR, dan SEM, Koefisien penyerapan bunyi.

5. Tahap IV
Variable bebas
-

Berat PTKS masing-masing 10, 20, 30, dan 40 gram.

Variabel tetap
-

Waktu pencampuran 30 menit

-

Suhu pencampuran 170o C.

-

Berat Polipropilena dan Karet alam masing-masing 50 gram

-

Ukuran partikel PTKS 80 mesh.

-

Berat Asam stearat 6 gram.

Variable terikat.
Karakterisasinya dengan uji tarik, uji impak, Daya serap air, Persentase ikat silang,
DSC/TGA, FT-IR, dan SEM, Koefisien penyerapan bunyi