Pengaruh Aging pada Film Lateks Karet Alam Berpengisi Nanokristalin Selulosa dan Penyerasi Alkanolamida
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
LATEKS KARET ALAM
Lateks merupakan suatu cairan yang berwarna putih atau putih kekuning-
kuningan, yang terdiri atas partikel karet dan bahan non karet yang terdispersi
di dalam air. Lateks karet alam adalah bahan polimer yang diperoleh dari Havea
brasiliensis atau Guayule. Lateks segar pada umumnya berupa cairan susu, tetapi
kadang-kadang sedikit berwarna, tergantung dari klon (varietas) tanaman karet.
Lateks atau getah karet terdapat di dalam pembuluh-pembuluh lateks yang
letaknya menyebar secara melingkar di bagian luar lapisan kambium. Lateks
diperoleh dengan membuka atau menyayat lapisan korteks. Penyayatan lapisan
korteks tanaman karet dikenal sebagai proses penyadapan, yaitu suatu tindakan
membuka pembuluh lateks agar lateks yang terdapat di dalam tanaman dapat keluar
[11].
Poliisoprena
adalah gabungan dari unit-unit monomer hidrokarbon C5H8
(isoprena) yang membentuk rantai panjang dan jumlahnya sangat banyak. Karet alam
adalah makro molekul poliisoprena yang bergabung dengan ikatan kepala ke ekor.
Konfigurasi dari polimer ini adalah konfigurasi “cis” dengan susunan ruang yang
teratur, sehingga rumus dari susunan karet adalah 1,4 cis poliisoprena. Susunan ruang
demikian membuat karet mempunyai sifat kenyal. Adapun rumus bangun dari isoprena
dan cis 1,4 poliisoprena dapat dilihat di bawah ini:
Gambar 2.1 Struktur Molekul 1,4 Cis Poliisoprena [12]
6
Universitas Sumatera Utara
2.2
PEMBUATAN KOMPON LATEKS
Dalam proses pembuatan barang jadi karet, terlebih dahulu cairan lateks pekat
harus dibuat menjadi kompon lateks yang cair (coumpounding). Kompon lateks adalah
lateks pekat yang ditambah dengan berbagai bahan kimia untuk memberikan sifat
barang jadi karet yang diinginkan. Kompon karet pada umumnya mengandung 6 atau
lebih bahan kimia karet tergantung dari karakteristik barang jadi karet yang diinginkan.
Bahan - bahan kimia tersebut memiliki fungsi spesifik dan mempunyai pengaruh
terhadap sifat karakteristik pengolahan dan harga dari komponen karetnya.
Lateks harus divulkanisasi untuk mendapatkan karakteristik barang jadi karet
dengan kualitas tinggi. Proses vulkanisasi lateks memerlukan belerang (sulfur) sebagai
bahan utama pemvulkanisasi dan juga dipanaskan untuk mempercepat proses
terjadinya vulkanisasi. Dalam proses pembuatan barang jadi karet ini, diperlukan juga
beberapa bahan-bahan kimia tambahan sebagai altematif untuk mempercepat proses
vulkanisasi dan juga memperbaiki kualitas barang jadi karet yang akan dibuat.
Bahan-bahan kimia yang ditambahkan ke dalam lateks dapat digolongkan ke
dalam 6 kategori pokok dengan berbagai fungsi dan kegunaannya masing-masing,
yaitu sebagai berikut [13] :
a. Bahan pemvulkanisasi (vulcanizing agent)
b. Bahan pencepat vulkanisasi (accelerators)
c. Bahan penggiat vulkanisasi (activators accelerators)
d. Bahan penangkal oksidasi (antioxidant)
e. Bahan pemantap (stabilizer)
f. Bahan pengisi (filler)
g. Bahan penyerasi (compatibilizer)
2.2.1 Bahan Pemvulkanisasi (Vulcanizing Agent)
Vulkanisasi adalah proses pemanasan karet setelah dicampur dengan belerang.
Namun secara kimiawi, vulkanisasi adalah proses pembentukan polimer karet untuk
saling bertautan satu sama lain (cross-linking). Tanpa proses vulkanisasi (crosslinking), karet alam tidak akan memberikan sifat elastis dan tidak stabil terhadap suhu.
Karet tersebut akan lebih lengket dan lembek jika suhu panas, dan bersifat getas jika
7
Universitas Sumatera Utara
suhu dingin. Hal ini dikarenakan unsur karet yang terdiri dari polimer isoprene yang
panjang. Rantai polimer yang belum divulkanisasi akan lebih mudah bergeser saat
terjadi perubahan bentuk. Jika dilakukan proses vulkanisasi, crosslinking yang terjadi
antar rantai polimer itu akan membuat polimer panjang ini saling terkait sehingga tidak
mudah bergeser dari tempatnya. Crosslinking sering juga diistilahkan sebagai proses
membentuk ikatan silang antara molekul-molekul karet sehingga merubah sifat karet
dari viskositas yang lunak menjadi produk akhir dengan sifat yang dikehendaki yaitu
elastik [13].
Karet alam, cis 1,4 poliisoprena
Gambar 2.2 Proses Crosslinking pada Molekul Karet [12; 14]
2.2.2 Bahan Pencepat Vulkanisasi (Accelerators)
Kelemahan proses vulkanisasi konvensional yang hanya menggunakan belerang
yaitu proses ini membutuhkan waktu yang lama karena reaksi vulkanisasi ini
berlangsung sangat lambat, proses vulkanisasi membutuhkan belerang dalam jumlah
yang sangat banyak, dan temperatur reaksi yang tinggi. Oleh karena itu pada proses
vulkanisasi ditambahkan juga bahan pencepat vulkanisasi yang sering diistilahkan
sebagai accelerators. Fungsi utama dari bahan pencepat ini adalah untuk mempercepat
reaksi vulkanisasi oleh belerang, sedangkan manfaat lain yang bisa didapatkan dengan
menambahkan bahan pencepat ini ada dua, yaitu:
1. Kenaikan jumlah produksi karena waktu vulkanisasi menjadi lebih cepat.
8
Universitas Sumatera Utara
2. Perbaikan kualitas barang jadi karet, oleh karena daya tahan yang lebih baik dan
kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan dengan vulkanisasi tanpa penambahan
bahan pencepat.
Ada beberapa jenis bahan pencepat yang bisa digunakan, secara umum yaitu dari
golongan dithiokarbamat. Bahan pencepat jenis ini mampu membantu reaksi
vulkanisasi dengan ultra-cepat, selain itu bahan pencepat ini sesuai jika digunakan
untuk pencepat proses vulkanisasi barang-barang tipis dan dapat divulkanisasi dalam
waktu singkat dan dengan suhu yang rendah (100 oC). Contohnya adalah senyawa Zinc
dibuthyldithiocarbamate (ZDBC), Zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) dan Zinc
dimethyldithiocarbamate (ZDMC) [13].
2.2.3 Bahan Penggiat Vulkanisasi (Activator Accelerator)
Sebagian besar bahan pencepat vulkanisasi (accelerator) membutuhkan bahan
pengaktif pencepat atau disebut juga penggiat vulkanisasi (activator accelerator)
untuk bisa mempercepat proses vulkanisasi secara maksimal. Bahan ini dipakai untuk
lebih mengaktifkan bahan pencepat vulkanisasi karena pada umumnya bahan pencepat
organik tidak akan berfungsi secara efisien tanpa adanya bahan penggiat Bahan
penggiat yang umum gunakan adalah zinc oxide (ZnO). Selain zinc oxide, senyawa
lain yang bias digunakan sebagai activator accelerator adalah asam stearat [13].
2.2.4 Bahan Penangkal Oksidasi (Antioxidant)
Bahan penangkal oksidasi (antioksidan) adalah bahan kimia yang digunakan
untuk mencegah terjadinya proses oksidasi (reaksi dengan oksigen) pada produk karet
alam. Bahan antioksidan dapat menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi
kekurangan electron yang dimiliki radikal bebas dan menghambat terjadinya reaksi
berantai dari pembentukan radikal bebas yang dapat menimbulkan sifat oksidatif pada
barang jadi karet. Selain untuk mencegah proses oksidasi oleh oksigen, penambahan
bahan antioksidan juga dapat melindungi barang jadi karet terhadap ion-ion peroksida
yaitu ion tembaga, ion mangan, dan ion besi. Sehingga barang jadi lateks akan
memiliki ketahanan terhadap suhu tinggi, sinar matahari, keretakan dan mempunyai
sifat lentur. Antioksidan yang digunakan adalah jenis sintetik contohnya adalah Buthyl
Hydroxy Toluene (Bl-IT) dan Buthyl Hydroksy Anisol (BHA) [13].
9
Universitas Sumatera Utara
2.2.5 Bahan Pemantap (Stabilizer)
Pencampuran dispersi lateks harus dilakukan hati-hati, karena lateks sangat
mudah menggumpal. bahan pemantap ini berguna mencegah pengentalan atau
penggumpalan lateks terlalu cepat. Selain itu penambahan bahan pemantap akan
melindungi lateks dari tegangan terhadap beberapa campuran dan berfungsi sebagai
bahan pendispersi. Contoh bahan pemantap yang paling umum digunakan ialah
Kalium Hidroksida (KOH) [13].
2.2.6 Bahan Pengisi (Filler)
Bahan pengisi ini merupakan material paling besar kedua dalam hal kuantitas di
dalam suatu campuran karet setelah karet itu sendiri. Pada umumnya bahan pengisi
digunakan untuk memperkuat karet, meningkatkan kepadatan dan meningkatkan sifat
pemrosesan. Penguatan karet merupakan bidang yang penting dalam teknologi
pemrosesan karet karena dapat meningkatkan satu atau lebih sifat elastomer, sesuai
kegunaannya. Selain itu, penggunaan bahan pengisi akan meningkatkan banyaknya
rantai polimer [13] yang akan membagi beban yang diterima pada proses perusakan
rantai polimer. Pengisi dalam industri karet dapat dibagi berdasarkan sumber, sifat dan
warnanya. Berdasarkan sumbernya dapat dibagi menjadi pengisi organik atau pengisi
anorganik. Contoh filler anorganik adalah kalsium karbonat, barit, silika dan lain lain.
Sedangkan contoh filler organik adalah resin fenolik, high styrene resins, karet alam
siklik dan lain lain.
Pengisi dapat dibagi pula atas dua macam yaitu pengisi penguat dan pengisi
bukan penguat. Penambahan pengisi penguat pada campuran karet meningkatkan
kekuatan tarik, kekuatan sobek dan ketahanan abrasi. Sedangkan pengisi bukan
penguat hanya membantu menurunkan biaya produk dan bertindak sebagai diluent.
Contoh pengisi penguat adalah karbon hitam, silika dan lain-lain. Sedangkan contoh
pengisi bukan penguat adalah bubuk mika, barium sulfat dan lainnya.
Telah diketahui bahwa pada kasus vulkanizat berpengisi efisiensi dari penguat
tergantung pada interaksi kompleks dari beberapa parameter pengisi terkait,
diantaranya termasuk ukuran partikel, bentuk partikel, dispersi partikel, luas
permukaan, reaktivitas permukaan, struktur pengisi dan kualitas ikatan antara pengisi
dan matriks karet. Hepburn (1984) menunjukkan bahwa pengisi penguat yang baik
10
Universitas Sumatera Utara
harus memiliki ukuran partikel yang kecil yaitu
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
LATEKS KARET ALAM
Lateks merupakan suatu cairan yang berwarna putih atau putih kekuning-
kuningan, yang terdiri atas partikel karet dan bahan non karet yang terdispersi
di dalam air. Lateks karet alam adalah bahan polimer yang diperoleh dari Havea
brasiliensis atau Guayule. Lateks segar pada umumnya berupa cairan susu, tetapi
kadang-kadang sedikit berwarna, tergantung dari klon (varietas) tanaman karet.
Lateks atau getah karet terdapat di dalam pembuluh-pembuluh lateks yang
letaknya menyebar secara melingkar di bagian luar lapisan kambium. Lateks
diperoleh dengan membuka atau menyayat lapisan korteks. Penyayatan lapisan
korteks tanaman karet dikenal sebagai proses penyadapan, yaitu suatu tindakan
membuka pembuluh lateks agar lateks yang terdapat di dalam tanaman dapat keluar
[11].
Poliisoprena
adalah gabungan dari unit-unit monomer hidrokarbon C5H8
(isoprena) yang membentuk rantai panjang dan jumlahnya sangat banyak. Karet alam
adalah makro molekul poliisoprena yang bergabung dengan ikatan kepala ke ekor.
Konfigurasi dari polimer ini adalah konfigurasi “cis” dengan susunan ruang yang
teratur, sehingga rumus dari susunan karet adalah 1,4 cis poliisoprena. Susunan ruang
demikian membuat karet mempunyai sifat kenyal. Adapun rumus bangun dari isoprena
dan cis 1,4 poliisoprena dapat dilihat di bawah ini:
Gambar 2.1 Struktur Molekul 1,4 Cis Poliisoprena [12]
6
Universitas Sumatera Utara
2.2
PEMBUATAN KOMPON LATEKS
Dalam proses pembuatan barang jadi karet, terlebih dahulu cairan lateks pekat
harus dibuat menjadi kompon lateks yang cair (coumpounding). Kompon lateks adalah
lateks pekat yang ditambah dengan berbagai bahan kimia untuk memberikan sifat
barang jadi karet yang diinginkan. Kompon karet pada umumnya mengandung 6 atau
lebih bahan kimia karet tergantung dari karakteristik barang jadi karet yang diinginkan.
Bahan - bahan kimia tersebut memiliki fungsi spesifik dan mempunyai pengaruh
terhadap sifat karakteristik pengolahan dan harga dari komponen karetnya.
Lateks harus divulkanisasi untuk mendapatkan karakteristik barang jadi karet
dengan kualitas tinggi. Proses vulkanisasi lateks memerlukan belerang (sulfur) sebagai
bahan utama pemvulkanisasi dan juga dipanaskan untuk mempercepat proses
terjadinya vulkanisasi. Dalam proses pembuatan barang jadi karet ini, diperlukan juga
beberapa bahan-bahan kimia tambahan sebagai altematif untuk mempercepat proses
vulkanisasi dan juga memperbaiki kualitas barang jadi karet yang akan dibuat.
Bahan-bahan kimia yang ditambahkan ke dalam lateks dapat digolongkan ke
dalam 6 kategori pokok dengan berbagai fungsi dan kegunaannya masing-masing,
yaitu sebagai berikut [13] :
a. Bahan pemvulkanisasi (vulcanizing agent)
b. Bahan pencepat vulkanisasi (accelerators)
c. Bahan penggiat vulkanisasi (activators accelerators)
d. Bahan penangkal oksidasi (antioxidant)
e. Bahan pemantap (stabilizer)
f. Bahan pengisi (filler)
g. Bahan penyerasi (compatibilizer)
2.2.1 Bahan Pemvulkanisasi (Vulcanizing Agent)
Vulkanisasi adalah proses pemanasan karet setelah dicampur dengan belerang.
Namun secara kimiawi, vulkanisasi adalah proses pembentukan polimer karet untuk
saling bertautan satu sama lain (cross-linking). Tanpa proses vulkanisasi (crosslinking), karet alam tidak akan memberikan sifat elastis dan tidak stabil terhadap suhu.
Karet tersebut akan lebih lengket dan lembek jika suhu panas, dan bersifat getas jika
7
Universitas Sumatera Utara
suhu dingin. Hal ini dikarenakan unsur karet yang terdiri dari polimer isoprene yang
panjang. Rantai polimer yang belum divulkanisasi akan lebih mudah bergeser saat
terjadi perubahan bentuk. Jika dilakukan proses vulkanisasi, crosslinking yang terjadi
antar rantai polimer itu akan membuat polimer panjang ini saling terkait sehingga tidak
mudah bergeser dari tempatnya. Crosslinking sering juga diistilahkan sebagai proses
membentuk ikatan silang antara molekul-molekul karet sehingga merubah sifat karet
dari viskositas yang lunak menjadi produk akhir dengan sifat yang dikehendaki yaitu
elastik [13].
Karet alam, cis 1,4 poliisoprena
Gambar 2.2 Proses Crosslinking pada Molekul Karet [12; 14]
2.2.2 Bahan Pencepat Vulkanisasi (Accelerators)
Kelemahan proses vulkanisasi konvensional yang hanya menggunakan belerang
yaitu proses ini membutuhkan waktu yang lama karena reaksi vulkanisasi ini
berlangsung sangat lambat, proses vulkanisasi membutuhkan belerang dalam jumlah
yang sangat banyak, dan temperatur reaksi yang tinggi. Oleh karena itu pada proses
vulkanisasi ditambahkan juga bahan pencepat vulkanisasi yang sering diistilahkan
sebagai accelerators. Fungsi utama dari bahan pencepat ini adalah untuk mempercepat
reaksi vulkanisasi oleh belerang, sedangkan manfaat lain yang bisa didapatkan dengan
menambahkan bahan pencepat ini ada dua, yaitu:
1. Kenaikan jumlah produksi karena waktu vulkanisasi menjadi lebih cepat.
8
Universitas Sumatera Utara
2. Perbaikan kualitas barang jadi karet, oleh karena daya tahan yang lebih baik dan
kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan dengan vulkanisasi tanpa penambahan
bahan pencepat.
Ada beberapa jenis bahan pencepat yang bisa digunakan, secara umum yaitu dari
golongan dithiokarbamat. Bahan pencepat jenis ini mampu membantu reaksi
vulkanisasi dengan ultra-cepat, selain itu bahan pencepat ini sesuai jika digunakan
untuk pencepat proses vulkanisasi barang-barang tipis dan dapat divulkanisasi dalam
waktu singkat dan dengan suhu yang rendah (100 oC). Contohnya adalah senyawa Zinc
dibuthyldithiocarbamate (ZDBC), Zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC) dan Zinc
dimethyldithiocarbamate (ZDMC) [13].
2.2.3 Bahan Penggiat Vulkanisasi (Activator Accelerator)
Sebagian besar bahan pencepat vulkanisasi (accelerator) membutuhkan bahan
pengaktif pencepat atau disebut juga penggiat vulkanisasi (activator accelerator)
untuk bisa mempercepat proses vulkanisasi secara maksimal. Bahan ini dipakai untuk
lebih mengaktifkan bahan pencepat vulkanisasi karena pada umumnya bahan pencepat
organik tidak akan berfungsi secara efisien tanpa adanya bahan penggiat Bahan
penggiat yang umum gunakan adalah zinc oxide (ZnO). Selain zinc oxide, senyawa
lain yang bias digunakan sebagai activator accelerator adalah asam stearat [13].
2.2.4 Bahan Penangkal Oksidasi (Antioxidant)
Bahan penangkal oksidasi (antioksidan) adalah bahan kimia yang digunakan
untuk mencegah terjadinya proses oksidasi (reaksi dengan oksigen) pada produk karet
alam. Bahan antioksidan dapat menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi
kekurangan electron yang dimiliki radikal bebas dan menghambat terjadinya reaksi
berantai dari pembentukan radikal bebas yang dapat menimbulkan sifat oksidatif pada
barang jadi karet. Selain untuk mencegah proses oksidasi oleh oksigen, penambahan
bahan antioksidan juga dapat melindungi barang jadi karet terhadap ion-ion peroksida
yaitu ion tembaga, ion mangan, dan ion besi. Sehingga barang jadi lateks akan
memiliki ketahanan terhadap suhu tinggi, sinar matahari, keretakan dan mempunyai
sifat lentur. Antioksidan yang digunakan adalah jenis sintetik contohnya adalah Buthyl
Hydroxy Toluene (Bl-IT) dan Buthyl Hydroksy Anisol (BHA) [13].
9
Universitas Sumatera Utara
2.2.5 Bahan Pemantap (Stabilizer)
Pencampuran dispersi lateks harus dilakukan hati-hati, karena lateks sangat
mudah menggumpal. bahan pemantap ini berguna mencegah pengentalan atau
penggumpalan lateks terlalu cepat. Selain itu penambahan bahan pemantap akan
melindungi lateks dari tegangan terhadap beberapa campuran dan berfungsi sebagai
bahan pendispersi. Contoh bahan pemantap yang paling umum digunakan ialah
Kalium Hidroksida (KOH) [13].
2.2.6 Bahan Pengisi (Filler)
Bahan pengisi ini merupakan material paling besar kedua dalam hal kuantitas di
dalam suatu campuran karet setelah karet itu sendiri. Pada umumnya bahan pengisi
digunakan untuk memperkuat karet, meningkatkan kepadatan dan meningkatkan sifat
pemrosesan. Penguatan karet merupakan bidang yang penting dalam teknologi
pemrosesan karet karena dapat meningkatkan satu atau lebih sifat elastomer, sesuai
kegunaannya. Selain itu, penggunaan bahan pengisi akan meningkatkan banyaknya
rantai polimer [13] yang akan membagi beban yang diterima pada proses perusakan
rantai polimer. Pengisi dalam industri karet dapat dibagi berdasarkan sumber, sifat dan
warnanya. Berdasarkan sumbernya dapat dibagi menjadi pengisi organik atau pengisi
anorganik. Contoh filler anorganik adalah kalsium karbonat, barit, silika dan lain lain.
Sedangkan contoh filler organik adalah resin fenolik, high styrene resins, karet alam
siklik dan lain lain.
Pengisi dapat dibagi pula atas dua macam yaitu pengisi penguat dan pengisi
bukan penguat. Penambahan pengisi penguat pada campuran karet meningkatkan
kekuatan tarik, kekuatan sobek dan ketahanan abrasi. Sedangkan pengisi bukan
penguat hanya membantu menurunkan biaya produk dan bertindak sebagai diluent.
Contoh pengisi penguat adalah karbon hitam, silika dan lain-lain. Sedangkan contoh
pengisi bukan penguat adalah bubuk mika, barium sulfat dan lainnya.
Telah diketahui bahwa pada kasus vulkanizat berpengisi efisiensi dari penguat
tergantung pada interaksi kompleks dari beberapa parameter pengisi terkait,
diantaranya termasuk ukuran partikel, bentuk partikel, dispersi partikel, luas
permukaan, reaktivitas permukaan, struktur pengisi dan kualitas ikatan antara pengisi
dan matriks karet. Hepburn (1984) menunjukkan bahwa pengisi penguat yang baik
10
Universitas Sumatera Utara
harus memiliki ukuran partikel yang kecil yaitu