BAB 1 PENDAHULUAN - Pengaruh Waktu Vulkanisasi dan Pembebanan Pengisi Tepung Kulit Singkong Termodifikasi Penyerasi Alkanolamida pada Pembuatan Produk Film Lateks Karet Alam
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Polimer merupakan salah satu bahan yang penting dalam kehidupan manusia. Banyak produk yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari merupakan terbuat dari polimer. Contoh-contoh produk yang dibuat dari polimer yaitu pipa, peralatan makan, bahkan bagian dari peralatan listrik merupakan bahan yang terbuat dari polimer.
Polimer mengandung ratusan sampai jutaan atom dalam satu molekul, sehingga ukuran molekul polimer sangat besar. Oleh karena itu, polimer seringkali disebut sebagai makromolekul. Oleh karena ukuran molekul yang besar, polimer memiliki sifat-sifat yang unik baik sifat kimia maupun fisika. Sifat ini akan muncul apabila rantai polimer telah mencapai panjang yang cukup atau berat molekul polimer telah melebihi batas tertentu. Sifat-sifat dari polimer seperti kekuatan tarik (tensile strength), kekuatan bentur (impact strength) dll merupakan fungsi dari berat molekul. Pada umumnya, sifat-sifat dari polimer akan meningkat seiring dengan bertambahnya panjang rantai polimer. Polimer dengan berat molekul yang tinggi memiliki sifat mekanis yang baik namun sulit diproses karena viskositas lelehan (melt viscosity) yang tinggi pula. [1]
Salah satu bagian dari polimer yang memiliki sifat elastis disebut sebagai elastomer. Elastomer yang menarik perhatian di dalam penelitian ini adalah karet alam. Karet alam merupakan elastomer paling tua di antara semua elastomer, dan digunakan hampir banyak di seluruh dunia. Karet alam merupakan polimer dari cis 1,4-poliisoprena dan biasanya bentuk ini didapat dari pohon karet bergenus
. Lateks pekat didapat dengan cara memekatkan lateks kebun yang disadap
Hevea
dari pohon karet dengan cara sentrifugasi sehingga kandungan karet kering pada lateks pekat ditingkatkan menjadi 60 persen. Lateks pekat digunakan untuk menghasilkan produk-produk hasil pencelupan, perekat dan benang lateks. [2] Lateks memiliki banyak peranan di berbagai bidang selain digunakan untuk memproduksi produk hasil celupan seperti dalam bidang farmasi sebagai tablet
coating [3], dalam bidang teknik sipil sebagai modifier beton. [4]
Singkong atau ubi kayu (Manihot utilissima Pohl) merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal Indonesia yang menduduki urutan ketiga terbesar setelah padi dan jagung. [5] Kulit singkong merupakan limbah hasil pengupasan pengolahan produk pangan berbahan dasar umbi singkong, jadi keberadaannya sangat dipengaruhi oleh eksistensi tanaman singkong yang ada di Indonesia. Menurut BPS, produksi singkong di Indonesia cenderung meningkat dari tahun ke tahun. Kulit singkong terkandung dalam setiap umbi singkong dan keberadaannya mencapai 16% dari berat umbi singkong tersebut. Sehingga kulit singkong menjadi suatu alternatif yang menjanjikan karena sangat tersedia di Indonesia. [6]
Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk memperbaiki sifat-sifat produk lateks karet alam. Sifat-sifat produk lateks karet alam dapat ditingkatkan dengan adanya pengisi di dalam produk. Pengisi yang digunakan dapat berupa pengisi anorganik maupun pengisi organik. Pengisi anorganik dapat berupa mineral tanah lian seperti sodium montmorillonite, saponite, hectorite, bentonite, dll. Dengan digunakannya pengisi anorganik ini, banyak sifat yang dapat ditingkatkan seperti kekerasan, modulus tarik, kekuatan sobek, stabilitas termal, ketahanan terhadap kelelahan dan sifat kedap gas. Selain sifat mekanis mengalami peningkatan akibat pemberian pengisi anorganik, produk yang dihasilkan menjadi kurang mahal akibat penurunan biaya produksi. [7] Pengisi organik digunakan agar produk lateks karet alam menjadi lebih mudah terbiodegradasi. Polimer merupakan bahan yang sulit terbiodegradasi, sehingga dengan adanya pengisi organik, produk lateks karet alam yang dihasilkan lebih mudah terbiodegradasi. Salah satu contoh pengisi yang digunakan adalah pati. [8]
Prinsip utama untuk meningkatkan sifat-sifat produk polimer adalah kecocokan antara matriks polimer dengan pengisi. Apabila matriks dan polimer tidak cocok satu sama lain maka perlu dilakukan modifikasi permukaan. Modifikasi permukaan dari polimer dapat dilakukan dengan cara polimerisasi tempelan (grafting) pada permukaan, reaksi coupling, dan adsorpsi permukaan. [9] Dalam penelitian ini digunakan cara adsorpsi permukaan dengan menggunakan penyerasi sebagai cara meningkatkan sifat-sifat produk. Penggunaan penyerasi ditujukan untuk menyerasikan pengisi dengan matriks dimana pengisi tersebut dimasukkan. Salah satu penyerasi yang digunakan adalah alkanolamida. Alkanolamida telah digunakan sebagai penyerasi pengisi silika dalam karet alam dan dalam hal ini alkanolamida membantu pendispersian pengisi ke dalam matriks sehingga mendapatkan sifat mekanik yang lebih baik. [10] Dalam penelitian ini, alkanolamida digunakan sebagai penyerasi untuk mengetahui seberapa besar efek penggunaan alkanolamida dalam menyerasikan pengisi tepung kulit singkong.
Proses pembuatan produk lateks karet alam adalah proses vulkanisasi. Proses vulkanisasi merupakan reaksi sambung silang antar molekul cis-1,4 poliisoprena akibat adanya agen penvulkanisasi seperti belerang. Akibat reaksi vulkanisasi, belerang akan menyambung silangkan molekul-molekul cis-1,4 poliisoprena satu sama lain, namun ikatan sambung silang belerang yang terjadi dapat bersifat stabil dan tidak stabil tergantung pada kondisi vulkanisasi yang digunakan. [11] Pada penelitian ini, dilakukan tinjauan waktu vulkanisasi terhadap sifat mekanis produk lateks karet alam yang dihasilkan.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah : 1. Pengaruh waktu vulkanisasi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong termodifikasi penyerasi alknolamida dengan adanya perbandingan lama waktu vulkanisasi.
2. Pengaruh penambahan tepung kulit singkong termodifikasi penyerasi alknolamida sebagai pengisi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong dengan adanya perbandingan jumlah tepung kulit singkong termodifikasi penyerasi alkanolamida yang digunakan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan waktu vulkanisasi dan jumlah tepung kulit singkong yang terbaik terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong seperti densitas sambung silang (crosslink density), kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan modulus tarik (tensile modulus) serta ditunjukkan oleh karakteristik Fourier Transform Infra-Red (FTIR) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope (SEM).
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan limbah padat kulit singkong yang dihasilkan oleh industri rumah tangga.
2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan lanjutan limbah padat kulit singkong.
3. Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang pengaruh komposisi alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada produk lateks karet alam sehingga dapat diketahui komposisi penyerasi yang terbaik.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Lateks, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu :
1. High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering.
2. Bahan kuratif lateks karet alam seperti sulfur, zink oksida (ZnO), zinc
diethyldithiocarbamate
(ZDEC), dan antioksidan (AO). Bahan kuratif ini diperoleh dari Farten Technique (M) Sdn Bhd, Pulau Penang, Malaysia.
3. Kulit singkong yang telah dikeringkan dan dihancurkan hingga berukuran 100 mesh (150 µm).
4. Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPS (Refined Bleached
Deodorized Palm Stearin ) yang diperoleh dari PT. Socfin Indonesia dan dietanolamina.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
Bahan Persentase (%)
Larutan KOH 10 % 1,8
Larutan Antioksidan 50 % 1,2
Larutan ZnO 30 % 0,5
Larutan ZDEC 50 % 1,8
Larutan Sulfur 50 % 1,8
Bahan Berat (phr) High Ammonia Lateks 60 % karet kering 100
Tabel 1.4 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif89 Formulasi lateks karet alam dan bahan kuratif yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1 Air
10 Alkanolamida
Tepung kulit singkong
Alkanolamida
Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam PenelitianTabel 1.3 Formulasi Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong danFormulasi larutan dispersi tepung kulit singkong dan alkanolamida yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
2 Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida 0 phr; 5 phr; 10 phr; 15 phr; 20 phr; 25phr
1 Waktu vulkanisasi 10 menit; 20 menit
No Variabel Keterangan
Tabel 1.2 Variabel Berubah Yang Dilakukan Dalam Penelitian5 Suhu vulkanisasi 120 °C
4 Suhu pra-vulkanisasi 70 °C
3 Ukuran partikel tepung kulit singkong 100 mesh
2 Kadar alkanolamida 1,0%
1 Kadar tepung kulit singkong 10%
No Variabel Keterangan
Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida 0; 5; 10; 15; 20; 25
Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at
break ), dan modulus tarik (tensile modulus) dengan standar internasional
ASTM D412.2. Uji densitas sambung silang (crosslink density) dengan standar internasional ASTM D471.
3. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Scanning (SEM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Electron Microscope Alam, Institut Teknologi Bandung.
4. Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.