THE INFLUENCE OF RSSBUTADIENE AND CARBON BLACK IN THE FABRICATION OF RETREADED MOTORCYCLE TIRE THREAD COMPOUND
THE INFLUENCE OF RSS/BUTADIENE AND CARBON BLACK IN THE
FABRICATION OF RETREADED MOTORCYCLE TIRE THREAD COMPOUND
1) 1) 1)
Ike Setyorini , Herminiwati , Muhammad Sholeh ,
1 Balai Besar Kulit, Karet dan Plastik Yogyakarta
e-mail : ike-setyorini@kemenperin.go.id
ABSTRACTThis study aimed to determine the effect of the comparison RSS / Butadiene
and types of carbon black in the retreaded motorcycle tire tread compound formula.
RSS / Butadiene with variations of 70/30, 80/20, 90/10 with variations in the type of
filler N330 and N550 50 phr are processed into a compound with two roll mill at the
same operating conditions. The resulted compound is pressed with a hydraulic press
machine operating conditions in accordance with the characteristics of vulcanization.
The use of carbon black N330 in formulations give physical properties of the
compound which is better than the N550. RSS / Butadiene for 70/30 with filler N 330
2
at 50 phr gives better physical properties tendencies : tensile strength 210.80 kg/cm ,
2
elongation at break of 480%, 300% modulus of 131.38 kg/cm , abrasion resistance
3
3
89.46 mm , density of 1.13 /cm and hardness 62 shore A. Testing were also
performed to retreading tire tread compound on the market. The test results generally
indicate the physical properties of retreaded tire tread compound better than the
compound on the market.
Keywords : RSS, Butadiene, carbon black, retreaded motorcycle tire tread
compound
PENGARUH KARET RSS/BUTADIENA DAN CARBON BLACK DALAM
PEMBUATAN KOMPON TELAPAK BAN MOTOR VULKANISIR
1) 1) 1)
Ike Setyorini , Herminiwati , Muhammad Sholeh ,
1 Balai Besar Kulit, Karet dan Plastik Yogyakarta
e-mail : ike-setyorini@kemenperin.go.id
ABSTRAKPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perbandingan RSS/Butadiena dan jenis carbon black dalam formula kompon telapak ban motor vulkanisir. RSS/Butadiena dengan variasi 70/30, 80/20, 90/10 dengan variasi jenis filler N330 dan N550 sebesar 50 phr diproses menjadi kompon dengan two roll mill pada kondisi operasi yang sama. Kompon yang dihasilkan dicetak dengan mesin
hydraulic press dengan kondisi operasi sesuai dengan karakteristik vulkanisasinya
menjadi vulkanisat yang siap diuji. Pengujian juga dilakukan untuk kompon telapak ban vulkanisir yang beredar di pasaran. Hasil uji menunjukkan secara umum kompon telapak ban vulkanisir memiliki sifat fisis yang lebih baik dari kompon pasaran. Penggunaan carbon black N330 dalam formulasi memberikan sifat fisis kompon yang lebih baik dari pada N550. Perbandingan RSS/Butadiena sebesar 70/30 dengan filler N 330 sebesar 50 phr memberikan kecenderungan sifat fisis yang lebih
2
baik yaitu : kekuatan tarik 210,80 kg/cm , perpanjangan putus 480%, modulus 300%
2
3
3
131,38 kg/cm , ketahanan kikis 89,46 mm , berat jenis 1,13 gr/cm dan kekerasan 62 shore A.
Kata kunci : RSS, Butadiena, carbon black, telapak ban motor vulkanisir
PENDAHULUAN
Industri otomotif semakin berkembang pesat, pemerintah menargetkan industri otomotif Indonesia bisa memproduksi mobil sebanyak 1 juta unit dengan total nilai produksi Rp 140 triliun. Sementara untuk sepeda motor, ditargetkan bisa memproduksi 6,257 juta unit dengan total produksi Rp 65,27 triliun (Media data, 2010). Peningkatan produksi mobil maupun motor menyebabkan peningkatan kebutuhan ban kendaraan bermotor. Masyarakat dituntut untuk memenuhi kebutuhan ban kendaraan bermotor mereka dengan harga yang terjangkau. Masyarakat Indonesia memiliki kecenderungan untuk memanfaatkan ban bekas dengan cara divulkanisir sehingga ban bekas tersebut dapat digunakan kembali (vulkanisir). Usaha vulkanisir ban mulai muncul pada pertengahan dekade 70-an seiring dengan semakin meningkatnya jumlah kendaraan. Usaha vulkanisir ban sepeda motor skala rumah tangga muncul di akhir era 90-an disebabkan krisis ekonomi Indonesia (Mulyono, 2000). Ban vulkanisir adalah ban luar yang dibuat dari casing (ban luar yang sudah aus tapi layak divulkanisir) dengan cara merekatkan kompon pada telapak ban luar dan divulkanisasi. Dikenal dua teknologi vulkanisir yang diterapkan yaitu sistem dingin dan sistem panas. Vulkanisir sistem dingin biasanya digunakan untuk ban kendaraan umum (commercial vehicles). Proses ini dapat diulang beberapa kali karena tidak berpengaruh pada struktur ban. Sistem ini dilakukan dengan menambahkan telapak baru pada ban dalam bentuk cincin atau strip kemudian ban dimasukkan dalam suatu chamber untuk dipress menjadi ban baru. Vulkanisir sistem panas biasanya diterapkan pada ban kendaraan penumpang. Sistem ini hanya bisa dilakukan sekali, dengan menambahkan telapak baru ke permukaan casing ban yang digunakan kemudian ban dipanaskan dan dipress
◦ sampai suhu 140 C (Ostojic, 2014).
Kualitas ban vulkanisir yang dihasilkan dipengaruhi oleh bahan baku yang digunakan termasuk casing (ban bekas) dan kompon telapak ban. (Mainier et al., 2013). Di pasaran terdapat kompon telapak ban yang siap digunakan sebagai bahan baku ban vulkanisir akan tetapi kualitasnya belum baik. Agar diperoleh ban vulkanisir yang baik dan memenuhi persyaratan, maka perlu diteliti formulasi komponnya. Bahan baku pembuatan kompon telapak ban yang umum digunakan adalah karet alam dengan filler carbon black. Karet alam telah intensif dipelajari dalam pembuatan ban. Dilakukan penambahan karet sintetis misalnya Butadiena (BR) pada formulasi sehingga dihasilkan ban yang lebih tahan terhadap abrasi, lebih lentur, resilien dan mengurangi timbulnya panas akibat gesekan (Debapriya, 2013). Karena memiliki sifat mekanik sangat baik, karet butadiena (BR) adalah salah satu karet sintetis yang banyak dikombinasikan untuk membentuk campuran karet misalnya dicampur dengan karet alam sebagai bahan telapak dan dinding samping ban (Marzocca, 2010). Carbon black yang digunakan pada kompon telapak ban yaitu jenis
reinforcing filler yang dapat memperbaiki sifat-sifat fisik dan mekanik karet. Ukuran,
luas permukaan, dan struktur dari carbon black berpengaruh terhadap sifat fisis kompon karet yang dihasilkan (Khausik, 2010) Dalam penelitian ini akan dipelajari faktor-faktor yang berpengaruh terhadap sifat fisis mekanis vulkanisat kompon telapak ban yaitu kombinasi karet alam/sintetis dan filler carbon black yang digunakan.
METODE PENELITIAN
Penelitian ini diawali dengan pembuatan kompon yang akan digunakan sebagai telapak ban vulkanisir dengan desain formulasi pada tabel 1. Filler yang digunakan carbon black dengan variasi jenis, jumlah tetap 50 phr. Bahan aditif karet yang ditambahkan dibuat tetap.
Tabel 1. Matriks Formulasi Kompon Telapak Ban
RSS/BR (BUNA CB 1203) Filer Karbon Black 70 : 30 80 : 20 90 : 10 N 330 F1 F2 F3N 550 F4 F5 F6
Karet alam, karet sintetis, filler carbon black, dan bahan aditif diproses dengan two roll mill membentuk lembaran kompon. Kompon diuji karakteristik vulkanisasinya dengan rheometer kemudian dibuat lembaran vulkanisat. Kompon yang dihasilkan
o
dikondisikan di ruang kondisi pada suhu 25 ± 2 C RH 65% selama 24 jam dan dibuat cuplikan untuk pengujian yang meliputi uji tensile strength, modulus 300 %,
elongation at break, hardness, specific gravity, DIN abrassion lost. Vulkanisat diuji
dengan alat pengujian seperti tensile strength tester, hardness tester, abrassion
tester, densimeter, timbangan analitik, calliper dll. Diuji juga vulkanisat telapak ban
yang diambil dari pasaran sebagai perbandingan. Berdasarkan hasil uji beberapa formulasi kompon dianalisa untuk menentukan formula terbaik sebagai kompon telapak ban.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Data uji sifat fisis kompon telapak ban vulkanisir hasil penelitian dan sampling di pasaran disajikan dalam gambar 1.
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Gambar 1. Sifat Fisis Kompon Telapak Ban Vulkanisir (a) Kuat tarik; (b) Perpanjangan putus; (c) Modulus 300%; (d) Ketahanan kikis DIN; (e) Berat jenis; (f) Kekerasan
Pada Gambar 1 terlihat bahwa sifat fisis kompon secara umum lebih baik dibanding kompon telapak ban vulkanisir pasaran. Dari variasi jenis carbon black dapat dilihat bahwa penggunaan jenis N330 memberikan sifat fisis yang lebih baik dari N550. Carbon black N330 memiliki ukuran yang lebih kecil dari N550 sehingga memiliki luas permukaan yang lebih tinggi. Ukuran filler yang lebih kecil juga menyebabkan filler lebih mudah terdispersi pada campuran karet. Pada permukaan filer terdapat gugus-gugus aktif seperti karboksil, hidroksil, lakton, quinon dan hidrogen reaktif. Gugus-gugus aktif tersebut dapat berikatan secara kimia dengan molekul karet pada C
1
α metilen. Secara fisika filler juga akan terjadi ikatan melalui gaya Van der Waalls. Ikatan yang terbentuk meningkatkan viskositas kompon sehingga vulkanisat menjadi kaku dan kuat. Penelitian penggunaan filler N330, N650, dan N900 pada karet alam memberikan sifat fisis kekerasan, ketahanan kikis, kekuatan tarik dan modulus yang lebih baik pada penggunaan filler N330 (Jorge dan Kim, 2005).
Dari gambar 1(a) terlihat bahwa penggunaan filler N330 pada kompon memiliki kekuatan tarik yang lebih baik dari penggunaan filler N550. Dari grafik juga terlihat kecenderungan nilai kekuatan tarik semakin bertambah dengan semakin banyak jumlah phr karet alam yang digunakan. Karet alam memiliki sifat elastisitas dan kekuatan tarik yang paling baik (Khausik, 2010) sehingga pada perbandingan RSS/BR terlihat semakin banyak jumlah phr karet alam semakin tinggi nilai kekuatan tarik. Begitu juga dengan elastisitas kompon yang dihasilkan, gambar 1(b).
Ditinjau dari nilai modulus 300%, nampak bahwa semua formula yang diteliti mempunyai modulus 300% yang lebih besar dibanding pasaran. Modulus 300% adalah besarnya tenaga yang diperlukan untuk meregangkan vulkanisat pada perpanjangan 300%. Dari gambar 1(c) terlihat bahwa kompon dengan komposisi karet alam lebih banyak memiliki kecenderungan membutuhkan tenaga yang lebih kecil untuk meregang. Hal ini berkaitan dengan sifat karet alam yang lebih elastis.
Ketahanan kikis/abrasi (DIN abrassion lost) dinyatakan sebagai volume karet yang terkikis selama pengujian. Semakin kecil nilai DIN abrassion lost, menunjukkan kompon karet mempunyai ketahanan abrasi yang baik. Ketahanan kikis yang tinggi pada kompon ban vulkanisir memberikan keuntungan ban tidak mudah aus (gundul). Dari gambar 1(d) terlihat bahwa semua formula yang diteliti mempunyai ketahanan kikis lebih baik dibanding kompon pasaran. Pengaruh perbandingan karet RSS/BR terhadap ketahanan kikis lebih terlihat daripada pengaruh variasi jenis filler. Pada variasi RSS/BR terlihat kecenderungan semakin banyak BR semakin kecil nilai DIN
abrassion lost. Hal ini disebabkan BR mempunyai sifat ketahanan abrasi yang baik.
Keuntungan penambahan BR pada karet alam adalah meningkatkan ketahanan terhadap abrasi (Alipour, 2012).
Dari gambar 1(e) terlihat bahwa berat jenis setiap formulasi tidak berbeda nyata. Hal ini dikarenakan karet alam dan polibutadiena memiliki berat jenis yang nilainya hampir sama. Berat jenis karet alam yang digunakan dalam penelitian
3
memiliki berat jenis 0,93 g/cm dan karet polibutadiena memiliki berat jenis 0,91
3
g/cm . Penggunaan filler penguat mempunyai keuntungan dapat meningkatkan sifat fisis dan memberikan efek penguatan pada kompon karet. Namun di sisi lain, penambahan filer menyebabkan meningkatnya berat jenis kompon. Kompon dengan berat jenis yang tinggi menyebabkan produk ban menjadi berat. Hal ini tidak diinginkan sehingga dihindari penambahan filler secara berlebihan. Jumlah filler yang digunakan pada penelitian ini sama pada setiap formulasi yaitu sebesar 50 phr, sehingga memberikan nilai berat jenis yang relatif sama.
Pada gambar 1(f) nampak bahwa nilai kekerasan dipengaruhi oleh jenis filler yang digunakan. Penggunaan carbon black N330 memberikan sifat kekerasan yang lebih baik dibanding carbon black N550 dengan jumlah phr yang sama. Komposisi karet butadiena dengan phr yang lebih banyak juga memiliki kecenderungan kekerasan yang lebih baik. hal ini dimungkinkan karena terbentuknya ikatan silang yang lebih banyak.
KESIMPULAN
Dalam penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kompon telapak ban vulkanisir memiliki sifat fisis yang lebih baik dari kompon pasaran. Komposisi karet RSS/Butadiena 70/30 dengan filler carbon black 50 phr memberikan kecenderungan
2
sifat fisis yang lebih baik yaitu: kekuatan tarik 210,80 kg/cm , perpanjangan putus
2
3
480%, modulus 300% 131,38 kg/cm , ketahanan kikis 89,46 mm , berat jenis 1,13
3 gr/cm dan kekerasan 62 shore A.
DAFTAR PUSTAKA
Alipour, A., 2012, Fabrication and Characterization of Nanostructured Polymer
Composites Prepared by Melt Compounding, International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, Vol. 2, No. 2
Bayer. 1981. Formulary for The Rubber Industry. Bayer (India) Limited. Bombay. Behnam, Bahmankhah and Helena Alvelos. 2011. Exploring the Potential of Quality
Tools in Tire Retreading Industry: a Case Study. International Journal of
Engineering Science and Technology (IJEST). Vol. 3 No. 6
Boustani, Avid., Sahni Sahni, Timothy Gutowski and Steven Graves. 2010. Tire
Remanufacturing and Energy Savings. Environmentally Benign Manufacturing Laboratory. Sloan School of Management
Debapriya, Panda, P., Roy, M., Bhunia, S., 2013, Reinforcing effect of reclaim rubber
on natural rubber/polybutadiene rubber blends, Materials and Design 46:
142
- –150 Khausik, P. et all, 2010, Influence of carbon blacks on butadiene rubber/high styrene
rubber/natural rubber with nanosilica: Morphology and wear, Materials and Design 31: 1156
- –1164 Lanxess. 2012. Polybutadiene Rubber. Lanxess Catalogue.
www.techcenter.lanxess.com
Vol. 2, No.3 Marzocca, A.J., Garraza, A.L., Shorichetti, P., Mosca, H.O., 2010, Cure kinetics and
Mainier, Fernando B., Beatriz Pedrosa Salvini, Luciane P. C. Monteiro and Renata Jogaib Mainier. 2013. recycling of tires in Brazil: a lucrative business or an imported problem. International Journal of Engineering and Applied Sciences.
swelling behaviour in polybutadiene rubber, Polymer Testing 29 (2010) 477
- – 482 Media Data. 2010. Bisnis Otomotif Indonesia Di tengah Persaingan Pasar Regional. Mulyono, Mas Bagong. 2000. Wira Usaha : Vulkanisir Ban Sepeda Motor. Puspa Swara, Bandung. 52h.