chapter ii

BAB 2 Tinjauan Pustaka.

2.1. Karet Alam (KA).

Karet adalah polimer hidrokarbon yang terbentuk dari emulsi kesusuan

(dikenal sebagai latex) yang diperoleh dari getah beberapa jenis tumbuhan

karet tetapi dapat juga diproduksi secara sintetis .Sumber utama dari latex yang

di gunakan untuk menciptakan karet adalah pohon karet Hevea brasiliensis

(Euphorbiaceae). Ini dapat dilakukan dengan cara melukai kulit pohon

sehingga pohon akan memberikan respon yang menghasilkan lebih banyak latex

lagi seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar.2.1.Karet Alam

Karet alam merupakan senyawa hidrokarbon yang mengandung atom

karbon (C) dan atom hidrogen (H) dan merupakan senyawa polimer dengan

isoprena sebagai monomernya. Rumus empiris karet alam adalah (C5 H 8)n.

Dengan perbandingan atom-atom karbon dan hidrogen adalah 5 : 8 dan n

menunjukkan banyaknya monomer dalam rantai polimer,yang berat molekul rata-

ratanya tersebar antara 10.000 – 400.000.

Karet mempunyai warna putih hingga kuning kecoklatan,ban mobil

berwarna hitam karena karbon yang berallotrop dengan karbon hitam

ditambahkan untuk memperkuat polimer.Bila sepotong vulkanisir,karet yang

berikatan silang seperti pita karet diulur kemudian dilepas maka ikatan silang itu

akan menarik rantai-rantai polimer kembali ke bentuk semula.Tanpa proses

vulkanisasi ,rantai-rantai polimer akan meluncur lepas ke satu monomer yang

lainnya.

Universitas Sumatera Utara

Karet alam adalah jenis karet pertama yang dibuat sepatu. Sesudah

penemuan proses vulkanisasi oleh Charles Goodyear yang membuat karet menjadi

tahan terhadap cuaca dan tidak larut dalam minyak, maka karet mulai digemari

sebagai bahan dasar dalam pembuatan berbagai macam alat untuk keperluan

dalam rumah ataupun pemakaian di luar rumah seperti sol sepatu dan bahkan

sepatu yang semuanya terbuat dari bahan karet.

Dalam bentuk bahan mentah, karet alam sangat disukai karena mudah

menggulung pada roll sewaktu diproses dengan open mill/penggiling terbuka dan

dapat mudah bercampur dengan berbagai bahan-bahan yang diperlukan di dalam

pembuatan kompon. Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah

dilengketkan satu sama lain sehingga sangat disukai dalam pembuatan barang-

barang yang perlu dilapisi sebelum vulkanisasi dilakukan. Keunggulan daya

lengket inilah yang menyebabkan karet alam sulit disaingi oleh karet sintetik

dalam pembuatan karkas untuk ban radial ataupun dalam pembuatan sol karet

yang sepatunya diproduksi dengan cara vulkanisasi langsung.

Karet alam adalah merupakan salah satu komoditi alam Indonesia yang

sangat berlimpah .Aplikasi dari karet alam banyak digunakan dalam pembuatan

ban dan juga banyak dikembangkan sebagai pengganti karet sintetik pada material

termoplastik elastomer (TPE).Banyak juga dilakukan penelitian tentang

termoplastik vulkanisasi (TPVs) berdasarkan karet alam (KA) dan polipropilena

(PP).

Untuk menghasilkan bahan TPE yang baik (Anoma

Thitithammawong,2007), meneliti pengaruh dari berbagai jenis dan konsentrasi

peroksida pada sifat reologi, mekanik dan morfologi dari KA/ PP 60/40 TPVs .

Faktor utama yang mempengaruhi sifat-sifat TPVs adalah: ikatan silang ,suhu,

efisiensi dan jumlah relatif dari dekomposisi masing-masing peroksida, dalam

kombinasi dengan degradasi PP terhadap peroksida.DCP ( Dikumil Peroksida)

dan DTBPIB(Di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene ) memiliki suhu silang khas

dekat dengan suhu pencampuran, memberikan efisiensi ikatan silang tinggi, dan

radikal yang sangat reaktif. Sebagian besar TPVs berdasarkan KA telah

difokuskan pada pencampuran dengan polipropilena dan polietilena . Selain KA


baku, bentuk modifikasi dari KA juga telah banyak digunakan untuk

mempersiapkan TPVs. Ini termasuk karet alam terepoksidasi (EKA) , maleat

karet alam (MKA) dan grafting kopolimer dengan monomer vinil KA, seperti

metilmetakrilat dan stirena .( Skulrat Pichaiyut, Charoen Nakason,2008)

(Bahrudin ,2008) meneliti pembuatan TPE dari campuran karet alam dan

polipropilena dengan meningkatkan kompatibilisasi dan sifat-sifat campuran

KA/PP dengan memanipulasi parameter-parameter yang meliputi komposisi

KA,komposisi sulfur sebagai agen ikatan silang pada reaksi vulkanisasi

,modifikasi KA dengan pencangkokan gugus OH dan penambahan maleat

polipropilena (AM-g-PP) sebagai bahan kompatibiliser .Dari hasil penelitian

menunjukkan KA/PP dengan fasa KA tervulkanisasi dinamik dan termodifikasi

gugus OH bersifat tidak dapat campur .Dengan penambahan AM-g-PP dapat

menurunkan nilai energi bebas pencampuran ,namun masih tetap bernilai positif .

Penambahan (AM-g-PP) dapat meningkatkan sifat mekanik paduan KA/PP

dengan fasa KA termodifikasi gugus OH,dan pencampuran dengan internal mixer

lebih baik dibandingkan dengan menggunakan single –screw extruder .

(Yulihastiwi,2008) Meneliti bahan TPE dari campuran karet alam (KA) dan

Polipropilena.Dengan mempelajari pengaruh perlakuan awal fasa KA dengan

penambahan Potasium Permanganat (KMnO4) terhadap kompatibilitas campuran

yang ditunjukkan dari sifat mekanik ,termal dan morfologi.Selanjutnya KA yang

sudah teroksidasi dicampur dengan bahan kuratif sulfur sehingga menghasilkan

kompon KA dengan menggunakan Two Roll Mixing .Dari penelitian diperoleh

dengan penambahan KMnO4 ternyata tidak kompatibel antara KA/PP namun

dapat memudahkan proses.

(Nor Hayati Muhammad,2003).Melakukan campuran antara KA/PP dengan

memakai HVA-2 sebagai bahan kompatibiliser dan menghasilkan peningkatan

kekuatan impak (Methew dan Tinker 1986). HVA-2 kompatibiliser yang baik

dalam campuran PP dan karet alam selama proses untuk memberikan perekatan

antara muka yang lebih baik di antara fasa PP dan fasa karet alam. Pembentukan

ikatan silang dalam fasa getah juga dipengaruhi oleh HVA-2. Jadi kedua-dua

keadaan ini dapat menyebabkan kekuatan impak gabungan KA/PP meningkat.


Menurut Bucknal (1977) kekuatan impak sesuatu campuran dipengaruhi oleh

beberapa faktor seperti perekatan antara fasa, morfologi fasa serta kekuatan

kohesif fasa karet alam.

2.1.1. Sifat -Sifat Karet Alam.

Sifat-sifat mekanik yang baik dari karet alam menyebabkannya dapat

digunakan untuk berbagai keperluan umum seperti sol sepatu dan telapak ban

kendaraan. Pada suhu kamar, karet tidak berbentuk kristal padat dan juga tidak

berbentuk cairan. Perbedaan karet dengan benda-benda lain, tampak nyata pada

sifat karet yang lembut,fleksibel dan elastik. Sifat-sifat ini memberi kesan bahwa

karet alam adalah suatu bahan semi cairan alamiah atau suatu cairan dengan

kekentalan yang sangat tinggi namun begitu, sifat-sifat mekaniknya menyerupai

kulit binatang sehingga harus dimastikasi untuk memutus rantai molekulnya agar

menjadi lebih pendek. Proses mastikasi ini mengurangi keliatan atau viskositas

karet alam sehingga akan memudahkan proses selanjutnya saat bahan-bahan lain

ditambahkan. Banyak sifat-sifat karet alam ini yang dapat memberikan

keuntungan atau kemudahan dalam proses pengerjaan dan pemakaiannya, baik

dalam bentuk karet atau kompon maupun dalam bentuk vulkanisat.

Sifat fisik karet mentah dapat dihubungkan dengan dua komponen yaitu

viskositas dan elastisitas yang bekerja secara serentak. Viskositas diperlukan

untuk mengukur ketahanan terhadap aliran (deformasi). Terjadinya aliran pada

karet yang disebabkan oleh adanya tekanan/ gaya disebabkan oleh dua hal, yaitu:

1. Terlepasnya ikatan di dalam atau antara rantai poli isoprena seperti terlepasnya

benang-benang yang telah dirajut. Hal ini terjadi pada tekanan yang rendah

2. Terlepasnya seluruh ikatan rantai poli isoprena dan satu monomer dengan

monomer yang lain saling tindih akan membentuk kristal.

Dengan demikian komponen viskositas adalah irreversible dan dihitung sebagai

aliran dingin (cold flow) dari karet mentah, sedangkan elastisitas energi yang

diukur segera dikembalikan oleh karet setelah diberikan input energi kepadanya.

Elastisitas menunjukkan jarak diantara ujung-ujung rantai poli isoprena.


Tabel.2.1. Komposisi Karet Alam (Surya I,2006)

No Komponen Komponen dalam Komponen dalam Latex segar (%) latex kering (%) 1 Karet Hidrokarbon 36 92-94

2 Protein 1,4 2,5-3,5

3 Karbohidrat 1,6

4 Lipida 1,6 2,5-3,2

5 Persenyawaan Organik Lain 0,4

6 Persenyawaan Anorganik 0,5 0,1-0,5

7 Air 58,5 0,3-1,0

2.1.2.Kompon Karet.

Dalam bentuk kompon, karet alam sangat mudah dilengketkan satu sama

lain sehingga sangat disukai. Kompon karet dapat dibuat sesuai dengan formulasi

yang dibutuhkan ,seperti kompon untuk karet vulkanisir ,kompon karet silikon

dengan berbagai pilihan warna,ataupun kompon yang dikerjakan sesuai dengan

kriteria akhir yang dibutuhkan .

(a) (b) (c)

Gambar.2.2.Beberapa Jenis Kompon Karet.

a. Karet kompon b. Kompon karet vulkanisir c. Kompon karet silikon

Pembuatan dan pembentukan kompon karet merupakan tahap awal dari

produksi barang jadi karet. Pembuatan kompon dilakukan dengan cara

pencampuran karet dengan bahan kimia sesuai dengan formulasi yang dibutuhkan


di dalam mesin pencampur dan pembentukan dilakukan di dalam mesin

pembentuk setelah terlebih dahulu dilunakkan. Mesin two roll mill mampu

menghasilkan kompon yang homogen dengan cara memasukkan dan

mendispersikan bahan-bahan pencampur kedalam karet sehingga mudah diolah .

Mesin pembentuk mampu melunakkan kompon dengan cara menggesek dan

memanaskannya di dalam silinder dan lalu dibentuk dalam cetakan . Dalam proses

pencampuran dan pembentukkan kompon diperlukan gaya geser yang cukup

besar untuk melunakkan bahan dan ditambah lagi dengan energi panas .

2.1.3.Bahan Tambahan.

Untuk membuat barang-barang plastik dan karet agar mempunyai sifat-

sifat seperti yang dikehendaki, maka dalam proses pembuatannya selain bahan

baku utama diperlukan juga bahan tambahan atau aditif. Penggunaan bahan

tambahan ini beraneka ragam tergantung pada bahan baku yang digunakan dan

mutu produk yang akan dihasilkan. Berdasarkan fungsinya , maka bahan

tambahan atau bahan pembantu proses dapat dikelompokkan menjadi : bahan

pelunak (plasticizer), bahan penstabil (stabilizer), bahan pelumas (lubricant),

bahan pengisi (filler), pewarna (colorant), antistatic agent, blowing agent, flame

retardant dsb.

2.1.3.1.Pemercepat (Acceleator).

Bahan pemercepat berfungsi untuk membantu mengontrol waktu dan

temperatur pada proses vulkanisasi dan dapat memperbaiki sifat vulkanisasi karet.

Beberapa jenis bahan pemercepat antara lain bahan pemercepat organik.

Misalnya, Marcapto Benzhoathizole Disulfida (MBTS), Marcapto Banzhoathizole

(MBT), dan Diphenil Guanidin (DPG), Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD)

dan bahan pemercepat anorganik, misalnya Karbonat, Timah hitam, Magnesium,

dan lain-lan. Gambar.2.3. Menunjukkan beberapa bahan pemercepat untuk karet

alam.


(a) (b)

Gambar.2.3.Beberapa bahan pemercepat.

(a).Tetra Metil Thiura Disulfarat (TMTD) (b).Marcapto Banzhoathizole

2.1.3.2.Pengaktif (Activator).

Bahan pengaktif adalah bahan yang dapat meningkatkan kerja dari bahan

pemercepat. Umumnya bahan pemercepat tidak dapat bekerja baik tanpa bahan

pengaktif. Bahan pengaktif yang bisa digunakan adalah ZnO, asam stearat, PbO,

MgO dan sebagainya. Campuran bahan pengaktif, bahan pemercepat dan belerang

(S) disebut sistem vulkanisasi dari kompon (vulcanising system of the coumpond).

2.1.3.3. Penstabil (Stabillizer)

Stabilizer berfungsi untuk mempertahankan produk plastik dari kerusakan,

baik selama proses, dalam penyimpanan maupun aplikasi produk. Ada 3 jenis

bahan penstabil yaitu : penstabil panas (heat stabilizer), penstabil terhadap sinar

ultra violet (UV Stabilizer) dan antioksidan.

UV stabilizer.

UV stabilizer berfungsi mencegah kerusakan barang plastik akibat

pengaruh sinar matahari. Hal ini dikarenakan sinar matahari mengandung sinar

ultra violet dengan panjang gelombang 3000-4000A yang mampu memecah

sebagian besar senyawa kimia terutama senyawa organik.

Antioksidan (Antioxidan).

Antioksidan adalah molekul yang mampu memperlambat ataupun

mencegah oksidasi molekul lain . Oksidasi merupakan suatu reaksi kimia yang

mentransfer elektron dari satu zat ke oksidator . Reaksi oksidasi dapat


http://factory.dhgate.com/catalysts/tmtd:-tetramethyl-thiuram-disulfide-p37567468.html�

http://factory.dhgate.com/catalysts/mbt:-2-mercaptobenzothiazole-p37755265.html�

menghasilkan radikal bebas dan memicu reaksi rantai ,menyebabkan kerusakan

sel tubuh Antioksidan menghentikan reaksi berantai dengan melengkapi

kekurangan elektron yang dimiliki radikal bebas dan menghambat reaksi oksidasi

lainnya dengan sendirinya teroksidasi. Oleh karena itu ,antioksidan sering kali

merupakan reduktor seperti senyawa tiol,askorbat ataupun polifenol.(Wikipedia).

Model pengisian ruang antioksidan dan glutasion. Bola kuning merupakan

atom sulfur yang memberikan aktivitas antioksidan, manakala bola merah, biru,

putih, dan kelabu mewakili atom oksigen, nitrogen, hidrogen, dan karbon secara

berturut-turut.

Gambar.2.4.Model pengisian ruang antioksidan glutasion

Bahan yang digunakan sebagai antioksidan pada karet alam adalah

sunproof dan wingstay L. Fungsi bahan ini adalah untuk melindungi benang karet

dari kerusakan karena pengaruh oksigen maupun ozon yang terdapat di dalam

udara. Bahan kimia ini biasanya juga tahan terhadap pengaruh ion – ion tembaga,

besi dan mangan.

Bahan antioksidan adalah bahan yang digunakan untuk mengurangi proses

oksidasi pada vulkanisat. Antioksidan dapat memperlambat pengrusakan pada

produk barang jadi karet. Penambahan bahan antioksidan diperlukan karena kadar

antioksidan alam dari karet cukup rendah, akibatnya dapat menyebabkan karet

mudah lengket, keras, retak-retak dan rapuh. Proses oksidasi dapat terjadi karena

panas, radiasi, ozon, oksigen, cuaca dan sebagainya. Antioksidan berfungsi

mencegah atau mengurangi kerusakan produk plastik karena pengaruh oksidasi

yang dapat menyebabkan pemutusan rantai polimer.

Tanda-tanda yang terlihat apabila produk plastik rusak adalah


http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:Glutathione-3D-vdW.png�

• Polimer menjadi rapuh.

• Kecepatan alir polimer tidak stabil dan cenderung menjadi lebih tinggi.

• Sifat kuat tariknya berkurang.

• Terjadi retak-retak pada permukaan produk.

• Terjadi perubahan warna .

Jenis bahan antioksidan diantaranya Butilated Hidroksi Toluen (BHT) dan Phenil-

Beta-Naphthyl-amine (PBN).

2.1.3.4.Inisiator.

Inisiator sering digunakan untuk membentuk radikal bebas. Sebahagian

besar polimer sintetik dihasilkan melalui proses polimerisasi reaksi rantai yang

sering disebut polimerisasi adisi .Inisiator organik seperti benzoil peroksida

banyak digunakan sebagai perekat yang bahagiannya sama dari suatu inisiator dan

suatu cairan seperti dibutil flatat. Peroksida organik mudah diuraikan dan dapat

dipercepat dengan pemanasan.Penambahan dalam jumlah sedikit dari amina

tersier seperti : C6H6N(CH2)2 atau N,N-dimetil aniline atau dengan garam-garam

organik dari logam-logam kuat seperti kobal naphthenat.

2.2. Ban.

Ban terdiri dari bahan karet atau polimer yang sangat kuat diperkuat

dengan serat-serat sintetik dan baja yang sangat kuat yang menghasilkan suatu

bahan yang mempunyai sifat-sifat unik seperti kekuatan tarik yang sangat kuat

,fleksibel ,ketahanan pergeseran yang tinggi .(Bujang B.K.Huat,2004)

Ban terdiri dari tiga komponen utama yaitu karet, baja, dan serat. Untuk

menggiling ban menjadi serbuk karet dilakukan dengan proses Ambien atau

cryogenic grinding .Karet memberikan kontribusi terbesar bahan ban (lebih

kurang 60% berat). Ban adalah material komposit, biasanya dari karet alam /

karet isoprena yang digunakan untuk ban truk dan ban mobil penumpang seperti

pada sabuk tapak, sidewall, carcassply, dan innerliner. Ada perbedaan jumlah

karet stirena butadiena yang digunakan pada ban truk ,dimana jumlah karet


stirena butadiena lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan karet styrene

butadiene pada carcassply , dasar tapak . (Carl Thodesen,2009).

Gambar 2.5 .Produksi karet alam .(Situs Kimia Indonesia)

Sebuah ban mengandung 30 jenis karet sintesis , delapan jenis karet alam

,delapan jenis karbon hitam, tali baja ,polyester ,nilon ,manik-manik baja ,silika

dan 40 jenis bahan kimia ,minyak dan pigmen . (Exposure Riserch,2009)

Enviromental Protection Agency (EPA) mengidentifikasikan bahwa di dalam

sebuah ban mempunyai bahan campuran dan material seperti yang ditunjukkan

pada Tabel.2.2

Table 2.2 . Bahan-bahan dalam ban (Exposure Riserch,2009)

No Nama Bahan No Nama Bahan

1 Acetone 15 Pigments 2 Nickel 16 Manganese 3 Aniline flame retardants 17 Polyester 4 Phenol 18 Chloroethane isobutyl 5 Barium 19 Methyl 6 Polycyclic aromatic 20 Cobalt trichloroethylene

Hydrocarbons 7 Benzothiazole 21 Arsenic 8 Methyl ethyl ketone 22 Isoprene 9 Styrene –butadene 23 Benzene 10 Chromium toluene 24 Lead 11 Copper 25 Cadmium 12 Halogenated 26 Mercury 13 Nylon 27 Rayon 14 Latex 28 Naphthalene


Khususnya mengandung 85% hidrokarbon ,10-15 % baja dan bahan-bahan kimia

. Pada ban dilakukan proses vulkanisasi yaitu suatu teknik pembekuan sehingga

ban tahan lama (WBCSD,2008). Berat ban-ban mobil sebesar 7,5-9 kg dan berat

ban truk 50-80 kg . Ban bekas mempunyai komposisi diantaranya adalah :

1.Karet alam dan karet sintetis .

2.Filler Penguat.

3.Minyak.

4.Antioksidan.

5.Zinc oksida

6.Akselerator

7.Sulfur (Lievana Emilliano Julian,2005).

Komposisi dari ban-ban di Negara Eropah adalah seperti ditunjukkan pada Tabel

2.3.

Tabel.2.3. Komposisi ban di Eropah. Bahan Mobil (%) Truk (%) Karet/Bahan elastomer 48 43 Karbon Blak 22 21 Logam 15 27 Tektil 5 - Zinc oksida 1 2 Sulfur 1 1 Bahan Aditif 8 6 (Sumber : Lievana Emilliano Julian,2005)

Menurut (Wik dan Dave,2009,Xiaolin ,2010) Karet ban komposisinya

terdiri dari 40-60% karet polimer ,agen penguat seperti karbon black (20-

35%),minyak aromatic extender (15-20%),bahan vulkanisasi aditif (4%,sebagai

contoh zink oksida ,benzothiazole dan turunannya); antioksidan (1%);dan bahan

pembantu prosesing (<1%,seperti plastizer dan softener) .

2.2.1. Serbuk ban bekas (Crumb rubber).

Serbuk karet atau yang sering disebut dengan “tire crumb” atau “crumb

rubber” adalah produk yang ramah lingkungan karena diperoleh dari ban bekas,

dan tidak larut dalam tanah ataupun air tanah.


Selain mengurangi jumlah limbah karet yang terbuang ke lingkungan,

pemakaian kembali limbah produk karet tertentu, dapat menekan harga karet

sebagai salah satu komponen penting penentu harga produk jadi yang dihasilkan.

Aplikasi umum dari serbuk ban bekas adalah untuk; karpet karet, karet kompon,

sol sepatu karet, konstruksi bangunan, campuran aspal untuk mengurangi

keretakan dan menambah daya tahan pada jalan raya / jalan tol, lapangan olah

raga, arena pacuan kuda dll.( karet-serbuk-rubber-powder-crumb-rubber.htm, )

,lapangan atletik serta tempat-tempat rekreasi, seperti penutup tanah pada

peralatan tempat bermain,(Exposure Research,2009). Gambar 2.6. menunjukkan

serbuk ban bekas (Crumb Rubber).

Gambar.2.6. Serbuk Ban Bekas (Crumb Rubber)

Serbuk –serbuk ban bekas adalah suatu jaringan tiga dimensi atau suatu

produk ikatan silang dari karet alam dan karet sintetis, diperkuat dengan karbon

black yang menyerap minyak encer dari semen aspal selama reaksi" yang dapat

mengalami pengembangan (Swelling) dan pelunakan (Softenning) dari serbuk ban

bekas. Hal ini meningkatkan kekentalan binder yang dimodifikasi

(Steven Manolis and Simon Hesp,2001 )

Serbuk ban bekas berbentuk butiran-butiran kecil dari ban bekas yang

dibuat dalam ukuran tertentu yang digunakan untuk modifikasi bahan aspal

paving atau sebagai filler . Sifat-sifat serbuk ban bekas yang dapat mempengaruhi

interaksi dalam proses pembuatan yakni ukuran partikel ,spesifikasi area

permukaan , dan komposisi kimia (Heitzamn, 1992). Serbuk ban bekas diperoleh

dari ban yang melalui beberapa proses yaitu:


1.Sistim Ambient grinding

2.Sistim Cryogenic grinding.

3.Sistim Wet-Ambient grinding.

Pada Gambar2.7. menunjukkan sistim Ambient grinding.

Gambar.2.7.Sistim Ambient grinding

Ambient grinding, adalah suatu metode proses dimana ban bekas tersebut diparut

,digiling yang diproses pada temperatur ruang

Cryogenic grinding, adalah proses yang menggunakan nitrogen cair untuk

membekukan ban bekas sehingga menjadi rapuh dan kemudian dengan

menggunakan sebuah hammer mill untuk menghancurkan karet yang beku

tersebut menjadi partikel-partikel yang halus . Pada Gambar.2.8.menunjukkan

sistim cryogenic grinding.

Gambar.2.8.Sistim Cryogenic grinding.


Wet-Ambient grinding, atau proses melarutkan dapat digunakan untuk

menghasilkan ukuran partikel karet antara 200-500 mesh .(Cal Recovery,2004)

Pada ketiga proses , baja dan nilon-nilon halus yang terdapat pada ban dapat

dihilangkan dengan magnet dan alat peniup . Proses ambient menghasilkan

bentuk partikel yang tidak teratur dengan luas permukaan yang relatif besar

menghasilkan reaksi antara semen aspal lebih cepat , sementara proses cryogenic

menghasilkan suatu permukaan yang rata yang dapat mengurangi kecepatan

reaksi dengan aspal semen. Pada proses cryogenic memberikan elastisitas yang

lebih kecil dibandingkan dengan proses ambient . (Roberts et al., 1989; Caltrans,

2003). Serbuk ban bekas diukur dalam mesh atau inci dan umumnya karet

ukurannya 3/8 inci atau lebih kecil . Ukuran serbuk dapat diklasifikasikan dalam

empat kelompok yaitu :

1.Besar atau kasar (3/8 dan 1/4 inci ) .

2.Sedang (10–30 mesh atau 0.079 –0.039 )

3.Baik (40–80 mesh atau 0.016 –0.007 )

4.Sangat baik (100–200 mesh atau 0.006 – 0.003).

Ukuran partikel dan distribusi ukuran tergantung dari kebutuhan serbuk

ban bekas dan penggunaannya . Dari data penjualan pada industri serbuk ban

bekas ,pemakaiannya 14% untuk ukuran kasar ,52% untuk ukuran sedang ,22 %

untuk ukuran baik dan 12% untuk ukuran sangat baik .

Dari hasil penelitian dan literatur menyatakan bahwa 1/4-20 mesh adalah

baik digunakan untuk aplikasi dalam bidang olah raga ,keset kaki ,tanah berumput

,bahan untuk tempat bermain dan hasil campuran (molded). Untuk ukuran baik

(40-80 mesh) sangat berpotensial untuk menghasilkan komposit yang baik dengan

proses pencetakan .( Nongnard Sunthonpagasit, Michael R. Duffey,2003) .

2.2.2.Proses Pemotongan Dan Penghalusan.

Pertama-tama ban bekas dipotong-potong kecil dengan ukuran 2x2 inci

atau 1x1 inci dalam bentuk cip. Kemudian suatu magnet pemisah dan sebuah alat

pemisah serat digunakan untuk menghilangkan baja dan serat polyester.

Selanjutnya karet bekas dipekecil ukurannya dengan menggunakan alat ambient


ground mill atau dapat dijadikan menjadi partikel-partikel yang sangat baik

dengan membekukan partikel dan dipotong.

Cara yang dapat digunakan untuk memperoleh karet dengan mesh yang

baik adalah dengan mendinginkan ban bekas di dalam cairan nitrogen dibawah

temperatur translasi glass dan menghaluskannya menjadi bubuk dalam suatu

penggiling. Dengan cara cryogenic diperoleh serbuk ban bekas yang baik dengan

ukuran 30-100 mesh. (Cal Recovery,2004)

2.2.3.Devulkanisasi Karet Alam dan Karet Ban Bekas

Vulkanisasi adalah proses termo kimia dengan menggabungkan sulfur dan

ikatan silang sulfur ke dalam suatu campuran molekul-molekul karet dalam

meningkatkan elastisitas dan sifat –sifat yang lain yang diinginkan sesuai dengan

pembuatan hasil karet. Dalam proses, atom sulfur secara kimia diikat oleh

molekul-molekul karbon dari molekul karet dan terjadi ikatan silang (ikatan

kimia) antara molekul karet sulfida. Proses vulkanisasi adalah proses irreversible

pada keadaan temperatur dan tekanan atmosfir standar. Proses vulkanisasi juga

menggunakan percepatan primer dan sekunder terutama sulfur yang mengandung

senyawa organik dan aktivator seperti zinc oksida dan asam stearik

Reclaiming adalah suatu prosedur dimana karet ban bekas atau

vulkanisasi karet bekas diubah , secara mekanik dan secara kimia

dicampur,diproses dan divulkanisasikan lagi . Devulkanisasi adalah pemecahan

antara ikatan-ikatan molekul seperti carbon –sulfur (C-S) atau sulfur-sulfur (S-S)

dan selanjutnya memperpendek rantai yang terjadi .

Devulkanisasi adalah proses pemecahan secara total ataupun sebahagian

terhadap ikatan poli,di, dan monosulfida yang terbentuk pada proses vulkanisasi

,disini terjadi proses pemecahan ikatan S-C dan S-S dalam elastomer ,

dikarenakan ikatan tersebut lebih lemah dari pada ikatan C-C pada rantai utama

.Melalui proses devulkanisasi dimungkinkan limbah karet dapat direvormulasi

atau direvulkanisasi langsung untuk membuat produk baru.Secara ideal

devulkanisasi karet dapat divulkanisasikan kembali dengan atau tanpa

menggunakan senyawa lain .Perbedaan tipe proses devulkanisasi juga mengubah


sifat-sifat lain dari karet . Proses ini juga dapat menyebabkan pengurangan

beberapa sifat dari karet aslinya .

Dalam beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa kualitas bahan

komposit karet ban bekas dengan material lain sangat ditentukan dari derajat

devulkanisasi dan aktivasi permukaan bahan, yakni bagaimana meningkatkan

daya rekat (compatibilising) antara permukaan serbuk ban bekas dengan material

lain, baik dalam komposit dengan aspal (sebagai filler) maupun komposit dalam

proses pencampuran dan komposit dengan material lainnya. Tahap berikutnya

setelah proses penghalusan karet ban bekas adalah proses pemutusan ikatan silang

(cross-linking) atau disebut proses devulkanisasi.

Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa metode yang dikembangkan dalam

proses devulkanisasi karet termoset menjadi termoplastik dapat dilihat pada Tabel

2.4.

Konversi kimia ,panas ,mekanis ataupun bilogi pada proses devulkanisasi

memerlukan ukuran partikel yang kecil sehingga akan menciptakan luas

permukaan yang memungkinkan untuk dipakai oleh bahan pendevulkanisasi pada

reaksi devulkanisasi .(Cal Recovery,2004) .

Tabel 2.4. Beberapa metode devulkanisasi.

Proses Keterangan

Devulkanisasi secara Termal Karet dipanaskan pada temperatur tinggi dalam waktu lama untuk memutuskan ikatan sulfur dan ikatan rantai polimer. Proses ini pertama sekali dipatenkan oleh H.L. Hall (1858). Devulkanisasi secara mekanik Pemutusan ikatan sulfur dalam matriks polimer dengan cara mastifikasi (penggilingan) dengan menggunakan mesin two-roll mill. Devulkanisasi dengan bakteri Bubuk halus karet dimasukkan dalam suspensi air yang ditanami bakteri pemakan sulfur seperti thiobacillus, rodococcus, and sulfolobus. Proses ini memungkinkan akan tetapi sangat kompleks. Devulkanisasi dengan ultrasonik Bubuk halus karet disinari dengan

gelombang ultrasonik 50kHz sesudah


ditreatment selama 20 menit .Proses ini akan memutuskan ikatan antara C-S,S-S,tapi tidak carbon-carbon (C-C). Proses ini pertama sekali dilakukan oleh Okudo dan Hatono (1987).

Devulkanisasi dengan kimia Bubuk halus ban bekas dan agen devulkanisasi dimasukkan ke dalam suatu mixer kemudian dipanaskan pada satu ekstruder ,disaring dan dikeringkan .Proses ini pertama sekali dilakukan sejak 1960 . (Alan C.Lloyd)

Devulkanisasi dengan mikrowave Bubuk halus ban bekas dimasukkan ke sistim mikrowave ,kemudian didinginkan . (Ratu,Eddiyanto,2009)

2.2.4 Aktivasi Permukaan .

Aktivasi permukaan merupakan modifikasi suatu material guna

meningkatkan daya rekat permukaan suatu material dengan material lainnya,

seperti antara permukaan parutan karet dengan aspal atau dengan polipropilena.

Cara inivatif ini diharapkan dapat memanfaatkan serbuk ban bekas sebagai bahan

pengisi termodifikasi. Dalam beberapa penggunaan material termodifikasi,

permukaan serbuk ban bekas diaktifkan dengan metode grafting atau penempelan

gugus fungsional yang berfungsi sebagai gugus pengikat, seperti maleic anhidrida

(MA) atau senyawa epoxide seperti glycidyl methacrylate (GMA).

2.2.4.1.Pembentukan Kopolimer Grafting.

Ada tiga metode grafting yakni :

1.Grafting from yaitu polimer backbone membawa site aktif yang digunakan

untuk menginisiasi polimerisasi monomer

2.Grafting to yaitu polimer backbone membawa gugus fungsional X reaktif yang

terdistribusi secara random, bereaksi dengan polimer lain yang membawa

gugus fungsi Y

3.Grafting through yaitu adanya makromer dengan BM rendah dan site yang

tidak jenuh, polimer yang sedang tumbuh dapat bereaksi pada site yang tidak

jenuh menghasilkan kopolimer graf (Kumar, A., Gupta, R.K, 1998).


Diperlukan 3 komponen untuk berlangsungnya grafting lewat transfer

rantai : polimer, monomer, inisiator. Fungsi inisiator adalah untuk

mempolimerisasi monomer sehingga membantu radikal, ion atau kompleks

koordinasi polimerik yang kemudian bisa menyerang polimer asal atau biasa,

rasio reaktivitas monomer-monomer juga perlu dipertimbangkan untuk

memastikan grafting akan terjadi. Juga perlu untuk memperhatikan frekuensi

transfer untuk menetapkan jumlah grafting. Biasanya, campuran homopolimer-

homopolimer terjadi bersamaan dengan kopolimer grafting.

Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksi-

reaksi transfer, seperti pada karbon-karbon yang bersebelahan dengan ikatan

rangkap dua dalam polidiena atau karbon-karbon yang bersebelahan dengan gugus

karbonil. Radiasi adalah yang paling banyak dipakai untuk memberikan letak-

letak aktif untuk kopolimerisasi grafting. Proses ini dikerjakan dengan radiasi

ultraviolet atau cahaya tampak, dengan atau tanpa potosensitizer tambahan atau

dengan radiasi ionisasi. Reaksi-reaksi radikal bebas terlibat dalam semua kasus.

Kesulitan utama adalah bahwa radiasi menimbulkan grafting. Hal ini sampai batas

tertentu telah dihilangkan dengan pra radiasi polimer sebelum penambahan

monomer baru. Salah satu metode adalah mempraradiasi polimer tersebut ketika

hadir udara atau oksigen untuk membentuk gugus-gugus hidroperoksida diatas

kerangkanya. Penambahan monomer berikutnya dan pemanasan akan

menghasilkan polimerisasi radikal pada letak-letak peroksida yang disertai dengan

beberapa homopolimerisasi dan homopolimerisasi ini di inisiasi oleh radikal-

radikal hidroksi yang terbentuk selama homolisis hidroperoksida. Pra radiasi bisa

juga dikerjakan ketika tidak ada udara untuk membentuk radikal-radikal bebas

yang ditangkap dalam matriks polimer yang kental. Kemudian monomer

ditambahkan. Metode ini sangat tidak efisien karena rendahnya konsentrasi

radikal yang bisa ditangkap dan homopolimerisasi masih bisa terjadi melalui

reaksi-reaksi transfer rantai.

Radiasi langsung monomer dan polimer sekaligus telah digunakan

secara ekstensif. Karena kopolimerisasi mungkin terjadi. Monomer dan polimer

harus dipilih dengan hati-hati. Pada umumnya, kombinasi terbaik adalah antara


polimer yang sangat sensitif terhadap radiasi, yakni polimer yang membentuk

konsentrasi radikal yang tinggi dan monomer yang tidak sangat sensitif.

Homopolimerisasi bisa dikurangi dengan memberikan radiasi yang sekejap

sedangkan monomer dibiarkan berdifusi melewati polimer. Grafting radiasi

terhadap emulsi-emulsi polimer juga merupakan cara efektif untuk

meminimumkan homopolimerisasi, karena medium reaksi tetap fluid bahkan pada

tingkat konversi yang tinggi. Metode lain dari grafting radiasi melibatkan radiasi

terhadap campuran homopolimer. Lepas dari fakta bahwa sebahagian besar

polimer bersifat inkompatibel. Teknik ini pemakaiannya terbatas, karena ikat

silang antara rantai-rantai polimer demikian bisa terjadi dengan kemungkinan

yang sama (Steven MP, 2001).

2.2.4.2. Proses Reaksi Grafting

Proses reaksi grafting berlangsung dalam ekstruder ialah :

1.Granular polimer dilelehkan pada daerah awal umpan ekstrudernya.

2. Katalis peroksida diinjeksikan kedalam ekstruder, membentuk loka aktif pada

rantai utama polimer.

3. Monomer diinjeksikan ke dalam granular yang telah dilelehkan , terkadang

katalis dan monomernya tercampur.

4. Komponen-komponen dicampur dengan laju geser tinggi.

5. Monomer dan produk samping dikeluarkan dari campuran lelehan pada daerah

pengatsiran vakum.

6. Lelehan reaksi diekstruksi dan dipeletkan sebagai bahan baku granul dan

dibentuk menjadi produk akhir. (Hartomo AJ, 1993).

Reaksi proses Grafting yaitu:

Dekomposisi dari inisiator

ROOR RO. + . OR

Inisiasi : Penyerapan dari hidrogen


Pemutusan rantai

Propagasi : Grafting anhidrida maleat

Transfer rantai.

Terminasi.

Ikatan Silang (Cross linking)

Gambar. 2.9. Proses reaksi grafting Polipropilena (Bettini SHP,2002,Siska Evriani,2009)


2.3. Pencampuran Polimer (Polymer Blends/Composite) .

Untuk meningkatkan kinerja dari bahan polimer ada beberapa teknik yang

dilakukan yaitu :

2.3.1.Kopolimerisasi .

Kopolimerisasi adalah suatu proses reaksi polimerisasi dari dua jenis

monomer atau lebih untuk memperoleh polimer tertentu dengan sifat-sifat yang

lebih unggul dari homopolimer sebagai dasarnya . Sebagai contoh Ethylene

Propylene Copolymer (EPC) ,Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS).

Gambar.2.10.Skema kopolimer yang berbeda.(Herausgegeben)

Jenis kopolimer adalah :

1.Kopolimer Blok.

2.Kopolimer Graft.

3.Kopolimer bergantian

4.Kopolimer acak

1. Kopolimer blok

Kopolimer blok mengandung blok dari satu monomer yang dihubungkan

dengan blok monomer yang lain. Kopolimer blok biasanya terbentuk melalui

proses polimerisasi ionik. Untuk polimer ini, dua sifat fisik yang khas yang

dimiliki dua homopolimer tetap terjaga

-A-A-A-A-A----------B-B-B-B-B-

Poli(A-b-B) A Bm n


Gambar.2.11.Kopolimer blok

Gambar.2.12.Kopolimer blok Kristal.

(http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoplastic_elastomer) 2. Kopolimer graft (tempel/cangkok)

Kopolimer graft biasanya dibuat dengan mengikatkan bersama dua

polimer yang berbeda. Untuk contoh, homopolimer yang diturunkan dari

monomer A dapat diinduksi untuk bereaksi dengan homopolimer yang

diturunkan dari monomer B untuk menghasilkan kopolimer graft, yang

ditunjukkan pada Gambar.2.13.

Poli(A-g-B)

Gambar.2.13.Kopolimer Graft

Perkembangan selanjutnya ada yang berbentuk kopolimer sisir (comb copolymer)

dan bintang (star copolymer) seperti pada Gambar2.14.a dan b.

A A A A A A

B

B

B

B

B

B

B

B

B


(a) (b)

Gambar.2.14.Kopolimer sisir dan bintang

a.Kopolimer sisir b.Kopolimer bintang.

3. Kopolimer bergantian (alternating)

Kopolimer yang teratur yang mengandung sequensial (deretan) bergantian

dua unit monomer. Polimerisasi olefin yang terjadi lewat mekanisme jenis

ionik dapat menghasilkan kopolimer jenis ini.Gambar 2.15 menunjukkan

kopolimer bergantian.

B BA A Poli(A-alt-B)

Gambar.2.15.Kopolimer bergantian.

4. Kopolimer Acak

Dalam kopolimer acak, tidak ada sequensial yang teratur. Kopolimer acak

sering terbentuk jika jenis monomer olefin mengalami kopolimerisasi

lewat proses jenis radikal bebas. Sifat kopolimer acak sungguh berbeda

dari homopolimernya.Gambar 2.16 menunjukkan kopolimer acak.

AB BB BA A poli(A-co-B)

Gambar.2.16.Kopolimer Acak

2.3.2.Blending.

Blending adalah suatu metode pencampuran antara dua atau lebih bahan .

Proses berlangsung secara fisik berupa kontak permukaan yakni terjadi interaksi

antar molekul polimer . Yang memegang penting dalam proses ini adalah


parameter solubility (kelarutan) antar polimer yang akan dicampur. Disamping

parameter tersebut ,tingkat polaritas polimer juga penting. Jika suatu bahan

bersifat polar sedangkan yang lain bersifat non polar maka perlu ditambahkan

bahan penyerasi atau kompatibiliser .

Tujuan blending adalah menghasilkan suatu bahan dengan spesifikasi sifat

yang diinginkan dimana diharapkan kualitas bahan yang dihasilkan akan lebih

baik dari bahan asli.

Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan metode baru menggunakan

sistem blending polimer dan curing yakni penggunaan zat pengikat

(compatibilizer) seperti senyawa urethane berkembang pesat terutama untuk

produk sederhana seperti compressing molding. Metode ini biasa digunakan

untuk menghasilkan produk berkapasitas tinggi dengan teknologi sederhana

seperti produk alas kaki, tikar, penyeberangan jalan kereta api, bumper mobil dan

bumper removal, dan alas karpet atletik. Pencampuran polimer adalah cara yang

paling sesuai untuk pengembangan material baru karena dapat menghasilkan

bahan baru yang mempunyai sifat yang unggul dibandingkan masing-masing

materi pembentuknya. Metode ini biasanya lebih murah dan hanya memerlukan

waktu singkat untuk menghasilkan bahan polimer baru dibandingkan dengan

metode polimerisasi dengan penemuan polimer baru dari monomer baru

Keuntungan lain dari pencampuran polimer adalah sifat-sifat bahan dapat

disesuaikan dengan menggabungkan komponen polimer dengan cara mengubah

komposisi campuran. Untuk meningkatkan daya rekat permukaan bahan pada

proses blending dan menstabilkan kondisi morfologi dalam campuran polimer,

berbagai metode telah dikembangkan beberapa saat yang lalu. Secara umum, ada

dua metode untuk meningkatkan kompatibilitas immiscible blends:

a.Reaktif Blending, yakni dengan cara menambahkan polimer yang sudah

difungsionalisasi sehingga mampu meningkatkan interaksi tertentu dan/atau

bereaksi secara kimia. Fungsionalisasi dapat dilakukan sebelum pencampuran

polimer atau sekaligus dalam proses pencampuran dalam mesin pencampur

(extruder) sehingga akan terbentuk blok atau graft-kopolimer, halogenasi,

sulfonasi, formasi hydroperoksida, dan lai-lain. Perkembangan terakhir dalam


produksi campuran polimer menggunakan metode reaktif blending bergantung

pada pembentukan langsung kopolimer atau interaksi polimer. Biasanya polimer

reaktif dapat dihasilkan oleh radikal bebas kopolimerisasi atau disebut reaktif

grafting kepada rantai induk polimer. Gugus fungsional, seperti anhydride,

epoxy, oxazoline, yang terikat pada rantai induk polimer sering dipilih untuk

reaktif blending.

b.Penambahan zat kompatibiliser, yang memiliki interaksi spesifik dan/atau reaksi

kimia dengan komponen campuran polimer. Blok- atau graft-kopolimer dan zat

reaktif dengan berat molekul rendah termasuk dalam kategori ini. Penentuan

pilihan blok- atau graft-kopolimer sebagai zat kompatibiliser didasarkan pada sifat

kereaktifan dan kemudah-campuran (miscibility) dengan campuran polimer.

Fungsionalisasi polimer yang mempunyai kemiripan struktur dengan salah satu

jenis polimer campuran dapat digunakan sebagai zat kompatibiliser dalam

pencampuran polimer.

Disamping itu usaha untuk meningkatkan kompatibilitas campuran

polimer dapat dilakukan dengan penambahan senyawa reaktif dengan berat

molekul rendah. Berbagai prosedur dapat dibedakan berupa : peroksida,

monomer bifunctional/ multifungsi, cross linking agent (vulkanisasi dinamis ),

sistem katalis, dan penambahan fillers reaktif sebagai kompatibiliser . Pembuatan

polimer campuran dapat dilakukan dengan :

1.Pencampuran secara mekanik.

2.Pelarutan dalam larutan (solvent) ,dibuat film secara casting selanjutnya

dibekukan atau dikeringkan secara penyemprotan.

3.Latex blending.

4.Fine powder mixing.

5.Menggunakan monomer sebagai pelarut.

2.4. Termoplastik Elastomer ( TPE).

Termoplastik Elastomer (TPE) yang sering disebut dengan termoplastik –

karet adalah suatu kelas kopolimer atau secara fisik campuran dari polimer

(biasanya plastik dan karet) yang sifat-sifatnya sesuai dengan keduanya yakni


termoplastik dan elastomer. Sebahagian besar elastomer adalah termoset

,termoplastik relatif mudah digunakan dalam pembuatannya dengan injeksi

molding.Secara prinsip perbedaan antara termoplastik elastomer dan termoset

elastomer adalah tipe ikatan silang pada strukturnya .Ikatan silang pada polimer

termoset adalah suatu ikatan kovalen yang timbul selama proses

vulkanisasi,sedangkan ikatan silang pada polimer termoplastik elastomer adalah

suatu dipol yang lemah atau ikatan hidrogen atau ditempatkan pada suatu fase dari

material .

Pada umumnya, TPE merupakan material yang mengandung bagian lunak (soft)

yang mempunyai suhu transisi glass (Tg) rendah, dan bagian kaku (rigid) yang

mempunyai suhu leleh (Tm

) atau Tg

tinggi. Atau dengan kata lain, TPE

mempunyai sifat dan fungsi yang mirip dengan karet vulkanisasi pada suhu

ambien, namun dapat dilelehkan seperti termoplastik pada suhu tinggi.

Karakteristik yang unik tersebut membuatnya sangat berguna dan menarik sebagai

alternatif dari elastomer konvensional dalam berbagai aplikasi dan pasar, seperti

industri otomotif .

Berbagai plastik secara komersial sekarang telah tersedia.Termoplastik

seperti polietilena (PE), polypropylene (PP) dan polyvinyl chloride (PVC) tidak

hanya murah, tetapi juga tersedia dalam daerah indeks leleh yang luas dan mikro-

struktur, yang dapat digunakan untuk dicampur dengan karet menjadi bahan TPE.

Pada daur ulang, polimer termoplastik yang paling umum adalah PE, PP dan

PVC.

Termoplastik elastomer adalah kopolimer blok yang mempunyai sifat elastik dari

suhu kamar sampai kira-kira 70 0C. Termoplastik elastomer dapat diproses seperti

termoplastik konvensional tanpa perlu dilakukan proses vulkanisasi.

Sebenarnya sifat elastik ini disebabkan sifat ikatan silang fisik yang

dihasilkan dari daya antara molekul seperti ikatan hidrogen. Daya-daya ini akan

terputus apabila elastomer termoplastik dipanaskan melebihi suhu tertentu dan

terbentuk kembali apabila didinginkan. Pada Gambar 2.17.menunjukkan struktur

jaringan secara fisik pada TPE dari tipe kopolimer blok.


Gambar.2.17. Struktur jaringan pada TPE dari tipe kopolimer

blok.(Lievana,2005)

Akhir-akhir ini, pembuatan TPE dari campuran karet dan bahan

termoplastik polyolefin berkembang dengan pesat. TPE tersebut dikembangkan

dalam dua jenis produk yang berbeda yakni :

(a)Termoplastik elastomer olefin (TEO) adalah campuran sederhana didasarkan

ASTM D5593.

(b)Termoplastik vulkanisir (TPV) adalah fasa karet yang divulkanisasi dinamik

didasarkan pada ASTM D5046.

Pada tahun 1972 produk TPV yang pertama sekali dipasarkan adalah campuran

polipropilena dan karet sintetik ethylene-propylene-diene monomer (PP/EPDM)

yang divulkanisasi dinamik dengan peroksida.

TPE mempunyai beberapa kelebihan diantaranya ialah memperoleh sifat

yang dikehendaki berdasarkan kegunaan akhir, serta meningkatkan sifat tertentu

dan memperoleh sifat yang tidak terdapat di dalam polimer tunggal serta

kelebihan-kelebihan apabila digunakan (Ultracki, 1990; Folkes & Hope, 1993;

Amthew et al., 1998). Dari segi penggunaannya TPE mempunyai kelebihan

diantaranya:

(a) Sebahagian besar TPE telah diformulasikan sepenuhnya serta dapat

digunakan tanpa perlu dilakukan pengadunan.

(b) Pemrosesan TPE adalah mudah, yaitu sama seperti pemrosesan bahan-

bahan termoplastik. Hal ini menjadikan pemrosesan TPE lebih cepat dan

memerlukan biaya yang lebih rendah.


(c) Masa fabrikasi TPE adalah jauh lebih pendek dan lebih cepat

dibandingkan fabrikasi karet konvensional. Masa pencampuran TPE

dalam beberapa saat sampai beberapa menit untuk penggadukan dan

pemvulkanisasian karet termoset. Jadi produktiviti untuk karet TPE adalah

lebih tinggi.

(d) Setiap langkah pemprosesan karet termoset terdapat skrap yang terpaksa

dibuang. Sebaliknya skrap produk TPE dapat digunakan kembali dan

sudah tentu akan menurunkan biaya .

(e) Pada TPE hanya sedikit dibutuhkan agen penguat ,stabiliser atau sistim

curing.

(f) TPE dengan mudah dapat diwarnai dengan cara mencelupkan

TPE,disamping itu para pemakai hanya membutuhkan sedikit energi dan

menghasilkan kualitas yang baik .

Ada beberapa kelemahan dari TPE yaitu :

(a) Melunak atau meleleh pada suhu tinggi, dimana sifat karetnya hilang

(b) Pada penggunaan extended menimbulkan sifat creep (deformasi).

(c) Karet konvensional atau termoset harganya relatif mahal dari bahan-bahan

mentah,umumnya tidak mampu untuk mengisi TPE dengan filer yang

berharga murah seperti karbon black.

(d) Secara kimia lemah,tahan panas,tekanan tinggi ,stabilitas termal rendah .

Ada dua metode pembuatan TPE yakni extrusion dan injeksi

moulding.Pembuatan dengan injection molding dapat dilakukan dengan cepat dan

secara ekonomi tinggi.Kedua peralatan dan metode ini secara normal digunakan

untuk extrusion atau injection moulding dari suatu termoplastik konvensional

yang umumnya sesuai untuk TPE.TPE dapat juga dihasilkan dengan proses

cetakan tiup

( blow molding),pemanasan (thermoforming ) dan mengelas (heat welding).

Dalam beberapa tahun terakhir, TPE telah menggantikan karet

konvensional dalam berbagai aplikasi termasuk applience, industri otomotif,

medis, rekayasa, produk dibentuk . Dapat juga digunakan untuk menghasilkan

kayu buatan untuk lanscape ,karet ini akan melindungi plastik dari kerusakan sinar


UV (Shadhan, 2005) Aplikasi utama TPEs dalam aplikasi di bawah-kap-otomotif

di tiga bidang utama;. penyegel, tahan panas dan bahan resistance.Polyolefin

cairan elastomer juga dapat digunakan di fascias bumper depan dan belakang dan

panel instrumen. Secara keseluruhan, penggunaan TPEs juga tumbuh lebih cepat

dibandingkan elastomer lainnya atau polimer pada umumnya karena kemampuan

untuk mengendalikan morfologi dengan menyesuaikan struktur polimer (Manh

Hieu Nguyen ,2008)

TPE digunakan karena elastomer konvensional tidak dapat memberikan

sifat-sifat fisik yang sesuai dengan kebutuhan. Material-material ini sangat luas

aplikasinya dalam sektor otomotif dan sektor peralatan rumah seperti yang

ditunjukkan pada Gambar .2.18.

Kopolyester TPE digunakan pada mobil traktor yang dipakai di daerah salju

(snowmobile) dimana tahan terhadap kekentalan dan aberasi pada premium.TPE

juga secara luas digunakan untuk pipa yang dimasukkan kedalam tubuh

(catheters) dimana nylon blok kopolimer memberikan kelembutan yang cocok

untuk pasien . Styrene blok kopolimer digunakan juga untuk tapak sepatu yang

mudah diproses,dan secara luas digunakan sebagai bahan perekat (adhesives).TPE

biasanya digunakan untuk membuat ring penggantung roda mobil karena

ketahanan deformasinya sangat tinggi jika dibandingkan dengan ring dari karet

biasa .TPE juga banyak digunakan untuk kabel listrik ,jaket/isolasi bahagian

dalam.

Gambar.2.18. Beberapa Contoh TPE Sumber (http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoplastic_elastomer)


http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoplastic_elastomer�

http://www.lingen-china.com/tpe-e.htm�

http://plastics.dupont.com/myplastics/Mediator?common=5,5638,5686&locale=ch_CH�

http://www.enable.com.tw/icon/icon-5.htm�

Jika partikel karet cukup kecil dan tervulkanisasi dengan baik, maka sifat

campuran tersebut biasanya meningkat .

Ada beberapa sifat –sifat perbaikan yang dapat diperoleh diantaranya adalah :

(a) Pengurangan permanent set dan peningkatan elastisitas.

(b) Peningkatan sifat mekanik.

(c) Peningkatan ketahanan fatique.

(d) Peningkatan ketahanan terhadap kerusakan yang diakibatkan fluida (seperti

minyak panas)

(e) Dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi.

(f) Peningkatan stabilitas morfologi fasa pada kondisi leleh

(g)Peningkatan kekuatan leleh bahan.

2.4.1. Bahan Pengisi.

Bahan pengisi adalah merupakan bahagian yang sangat penting pada

komposit. Bahan pengisi dapat berupa logam,keramik ,dan polimer.Sifat-sifat

komposit adalah fungsi dari sifat-sifat zatnya ,jumlah zat yang sesuai dan

geometri fasa tersebar.

Yang diamksud dengan geometri fasa tersebar adalah bentuk partikel,ukuran

partikel ,taburan orientasinya (Callister,2000).

Interaksi antara matrik polimer dan pengisi dipengaruhi oleh ukuran

partikel,aktivitas permukaan ,muatan serta jenis polimer dalam campuran

.Interaksi tersebut memberi kesan yang tampak pada sifat mekanik ,kandungan gel

,persentase serbuk yang terjerap dan sifat termal campuran pengisi.

Bahan pengisi pada komposit akan memodifikasi atau memperbaiki sifat-

sifat bahan atau menggantikan kandungan matrik dengan bahan yang lebih murah

.Secara umum bahan pengisi bersifat sebagai penguat . (Callister,2000).Tingkat

penguatan campuran polimer bergantung pada kekuatan interaksi antara polimer

dan pengisi .Kekuatan interaksi didominasi oleh penjerapan fisika polimer

(Bound Polimer) (Hanafi,2000). Penjerapan polimer ke atas permukaan pengisi

dipengaruhi oleh luas permukaan ,aktivasi permukaan dan kekutupan polimer.

Pada proses pengolahan karet ada dua macam bahan pengisi yaitu :


a.Bahan pengisi tidak aktif.

b..Bahan pengisi yang menguatkan (Aktif).

1.Bahan pengisi tidak aktif.

Bahan pengisi ini menambah kekerasan dan kekuatan pada bahan jadi

yang dihasilkan, tetapi sifat lainnya menurun. Biasanya bahan pengisi yang tidak

aktif lebih banyak digunakan untuk menekan harga karena bahan ini harganya

lebih murah contohnya kaolin, tanah liat, kalsium karbonat, magnesium karbonat,

barium sulfat.

2.Bahan pengisi yang menguatkan (Aktif).

Bahan pengisi aktif atau penguat, contohnya karbon hitam, silica, aluminium

silikat, dan magnesium silikat. Bahan ini mampu menambah kekerasan ,ketahanan

sobek, ketahanan kikisan, serta tegangan putus pada barang yang dihasilkan.

Kadang – kadang bahan pengisi aktif dan tidak aktif diberikan dalam campuran

sebagai alternatif penghematan biaya. Bahan pengisi yang digunakan dalam

pembuatan benang karet adalah titanium dioksida (TiO2) yang berbentuk tepung

dan bewarna putih bersih.

2.4.2.Kompatibilisasi.

Kompatibilisasi campuran polimer dapat didefinisikan sebagai:

a.Micibility dari dua atau lebih polimer pada skala molekul.

b.Campuran polimer yang tidak menunjukkan pemisahan yang jelas.

c.Campuran polimer yang memenuhi sifat-sifat sepenuhnya kompatibel,semi

kompatibel dan non kompatibel (D.R. Paul,1978) .Campuran dikatakan

sepenuhnya kompatibel apabila menunjukkan transisi gelas tunggal ,homogen dan

ukuran partikel antara 5-10 nm.Sedangkan untuk campuran yang semi kompatibel

akan menunjukkan dua Tg yang terpisah dimana posisi puncak tergantung pada

interaktif kekuatan antara batas fasa.( O. Olabisi,1979)

Dalam campuran multifase, banyak perhatian ditujukan pada daerah

permukaan antara fase dimana terjadi interaksi antara fase dan tenaga pendorong

untuk pemisahan fasa Hal ini umumnya dinyatakan sebagai tegangan antar muka

antara fase ,ini merupakan perilaku mekanik dari sistem multifasa yang juga


tergantung pada karakteristik antarmuka dan kemampuannya untuk mengatur

tegangan dari satu fase ke fase lain.Secara normal, batas fasa adalah titik lemah

dalam materi. Dengan demikian, adhesi antara fase memiliki pengaruh penting

tentang bagaimana campuran akan merespon terhadap stres (Datta, 1994). Poster

dan Sanchez, 1981 mengembangkan teori yang menjelaskan ketegangan

antarmuka campuran.

Proses memodifikasi sifat antarmuka dari polimer campuran untuk

pembuatan campuran polimer disebut kompatibilisasi [Utracki, 1990]. Untuk

mencapai campuran yang kompatibel, apakah dengan penambahan komponen

ketiga (kompatibiliser) atau dengan menginduksi dalam reaksi kimia antara

komponen campuran (reaktif blending), telah memainkan peran penting dalam

pengembangan polimer campuran [Utracki, 1990].

Kompatibilisasi dapat digambarkan sebagai suatu proses untuk mengurangi

entalpi dari campuran atau membuatnya semakin kecil . Kompatibilisasi

digunakan untuk campuran polimer yang sifat praktis berguna, terlepas dari

apakah secara teoritis larut atau bercampur [Utracki, 1990].

Kompatibilisasi berguna untuk :

1.Mengurangi energi antar muka dan memperbaiki adesi antara fase dengan

mengumpulkan pada batas layar ,sehingga memperkecil fase disperse ukuran

partikel

2.Memperoleh dispersi yang baik selama campuran .Ukuran optimum adalah dari

0,5µm -1 µm.

3.Menstabilkan dispersi yang baik terhadap agglomeration (penumpukan) selama

berlangsungnya proses .

4.Mencapai suatu morfologi yang seimbang yang akan memberikan tegangan

halus yang ditransfer dari satu fase ke fase yang lain dan digunakan untuk

menahan gangguan (kerusakan) tegangan yang lebih besar.(Manh Hieu

Nguyen,2008).

Persyaratan dasar untuk kompatibiliser sebagai aditif dan dalam proses reaktif

yakni:

1.Ketegangan antar muka harus dioptimalkan.


2.Harus ada cukup pencampuran untuk mencapai kehalusan yang diinginkan

morfologi tekstur.

3.Beberapa molekul polimer harus berisi kelompok kimia yang dapat bereaksi

untuk membentuk ikatan primer selama proses pencampuran.

4.Reaksi harus terjadi cukup cepat selesai selama pemrosesan di extruder atau

mixer dalam waktu yang wajar.

5.Obligasi terbentuk sebagai hasil dari pencampuran reaktif harus cukup stabil

untuk bertahan pengolahan selanjutnya.

6.Para adesi antara fase dalam keadaan padat harus ditingkatkan.

7.Reaksi kompatibilisasi harus cepat dan ireversibel.

Ada beberapa pendekatan dalam kompatibilisasi campuran yaitu:

2.4.2.1.Penambahan Blok Non-Reaktif dan Graf Kopolimer

Blok dan graft kopolimer dapat digunakan sebagai kompatibiliser untuk

campuran polimer. Blok A yang sesuai atau cangkok kopolimer berisi segmen

yang larut dengan satu campuran komponen dan segmen lain dengan yang

lain. Antar muka grafting aktif atau blok kopolimer jenis A-B atau A-C mungkin

polimer yang kompatibel yang bercampur A dan B asalkan C juga larut atau

mampu berinteraksi kuat dengan B. Jumlah signifikan kopolimer diharapkan akan

berada pada antarmuka antara fase campuran . Lokasi kopolimer akan mengurangi

ketegangan antarmuka antar komponen, mengurangi resistensi terhadap jarak

yang kecil selama pencampuran sehingga mengurangi ukuran fasa terdispersi, dan

menstabilkan dispersi terhadap koalesensi. Morfologi yang halus dan

meningkatnya adhesi antarmuka akan menghasilkan sifat fisik yang baik .

2.4.2.2.Penambahan Blok Reaktif dan Kopolimer Cangkok.

Jika polimer A dan B tidak mampu bereaksi secara langsung satu sama

lain, namun mungkin biasanya akan kompatibel dengan menambahkan polimer

ketiga yang mampu bereaksi dengan satu atau keduanya. Misalnya, penambahan

kopolimer AC tipe tertentu, dengan fungsional kelompok C (dimana C adalah

kelompok fungsional yang reaktif melekat pada rantai utama) dapat kompatibel


sepasang polimer A dan B dengan ketentuan bahwa C adalah kimia reaktif dengan

B . Segmen non-reaktif dari polimer kompatibiliser sering memiliki kimia yang

berbeda dan identitas struktural dari komponen A, tetapi masih mampu

menghasilkan tingkat miscibility tertentu.( Sia Choon Siong,2008)

Syarat untuk mendapatkan kompatibiliser yang tepat yaitu mempunyai

struktur yang sederhana .Suatu kompatibiliser biasanya hanya dalam waktu yang

singkat menumpuk pada suatu permukaan dan menembus ke dalam matrik dan ke

dalam fase dispersi. Suatu kompatibiliser tidak harus tinggi daya larutnya

dengan salah satu polimer homogen, karena ini akan mengakibatkan kerusakan

pada batas permukaan. Berat molekul blok dari kompatibiliser dan berat molekul

dari polimer homogen yang sesuai harus kurang lebih sama besarnya (Brandrup,

1996).

Nakason et al.2006 mempelajari vulkanisasi dinamis dengan memadukan

karet alam / high-density polyethylene , menggunakan resin fenolik sebagai

kompatibilisers reaktif. Dalam hal ini, kekuatan tarik jauh lebih tinggi dari pada

tidak diberikan bahan kompatibiliser. Naskar et al.2002 menggunakan maleat

anhidrida dan dicumil peroksida (DCP) sebagai kompatibiliser GTR dengan

HDPE.Dihasilkan bahwa dengan maleation, hidrofilisitas dari GTR dan energi

permukaan GTR meningkat ,kekuatan tarik dan modulus campuran juga akan

meningkat.

(Kuk Kim J,2006) Melakukan penelitian efek bahan kompatibiliser SEBS-g-MA

terhadap campuran LDPE/serbuk ban bekas dan campuran AM-g-PP /serbuk ban

bekas ,selanjutnya dibandingkan dengan perlakuan secara ultrasonik terhadap

serbuk ban bekas.Dengan campuran AM-g-PP/Serbuk ban bekas diperoleh sifat-

sifat mekanik dan morfologi yang baik.

(Halimatuddahliana dkk,2008) Meneliti penggunaan kombinasi bahan sambung

silang DCP dan HVA-2 pada proses vulkanisasi dinamik campuran PP/KA (70/30

w/w)dan dihasilkan telah meningkatkan sifat kekuatan tarik campuran jika

dibandingkan dengan penggunaan bahan sambung silang yang lain .

Teknik kompatibilisasi digunakan untuk meningkatkan kualitas bahan

termoplastik elastomer untuk memenuhi persyaratan struktural dalam beberapa


aplikasi. Faktor Biaya dalam skala tinggi dalam pembuatannya juga harus

dipertimbangkan . Ditemukan bahwa MFI (Melt Flow Indeks) PP adalah faktor

utama mengendalikan sifat mekanik dari campuran. Dengan pemilihan bahan

yang tepat dan teknik kompatibilisasi diperoleh campuran yang cocok

(H.S.Liu,2001).

2.4.3. Anhidrida Maleated Grafted Polipropilena (AM- g- PP).

Okulasi (pencangokan) PP dengan maleic anhidrid dapat dibuat secara

langsung dengan menggunakan berbagai teknik mencakup termal, larutan dan

tekanan (tekanan reaktif). Gambar 2.19, memperlihatkan struktur dari AM- g -PP .

adesi antar muka antara bahan pengisi dan matriks polimer oleh dua jenis

interaksi.

Gambar 2.19. Struktur zat penyerasi dari AM-g-PP.

Kelompok maleic anhidrid bereaksi dengan kehadiran golongan

fungsional terhadap permukaan dari pengisi untuk mengurangi tegangan antar

muka dan meningkatkan adhesi interaksi kutub yang spesifik yaitu ikatan

hidrogen atau gaya Van der Waals . Tergantung pada jenis bahan pengisi,

berbagai fungsionalitas permukaan tersedia untuk asam atau anhidrid untuk saling

berhubungan. Jenis kedua dari interaksi terdiri dari co-crystallization tinggi, berat

molekular dengan rantai molekular dari matriks polimer memberi rintangan fisik.

Oleh karena itu, kompatibiliser harus kompatibel dengan fase tunggal (secara

umum tanpa kutub) dan harus menciptakan interaksi spesifik dengan tahap lain.

Pada Gambar 2.20. Menggambarkan mekanisme dari tindakan kompatibiliser

AM-g-PP . Struktur kimia dari grafted PP memainkan satu peranan penting

dalam kinerja sebagai sebuah agen kopling. Grafted PP dengan banyak kelompok


anhidrid terpasang akan dibentuk dalam berbagai lokasi untuk mengikat

permukaan pengisi. Grafting pada satu molekul PP, menjadi co-crystallization

terbatas dengan matriks PP. Oleh karena itu, pencangkokan terjadi pada berbagai

lokasi sepanjang molekul PP . Di sisi lainnya, kelompok homo polymerized

anhidrid boleh saja mengurangi jumlah lokasi reaktif yang tersedia untuk

bereaksi dengan pengisi sedemikian rupa sehingga, derajat okulasi dan struktur

kimia dari AM-g-PP memainkan peranan penting dalam kinerjanya sebagai

sebuah kompatibiliser.

Sampai saat ini, AM-g-PP digunakan secara luas sebagai sebuah zat penyerasi

(agent compatibilizing) untuk menghasilkan PP nanokomposit. Banyak penelitian

telah dilakukan secara ekstensif terhadap pengaruh AM-g-PP terhadap sifat-sifat

PP nanokomposit termasuk konsentrasi AM-g-PP, berat molekular dan tingkat

pencangkokan maleic anhidride . (Lim Jian Wei 2006, ) mempelajari efek dari

berat molekular dan maleic anhidride (MA) ,maleated polipropilena terhadap

peleleh pencampuran polipropilena/ organoclay nanocomposites dengan AM-g-

PP sebagai compatibilizers .

Gambar .2.20.Mekanisme kerja fungsionalisasi dari polar AM-g-PP

(Lim Jian Wei ,2006)

Menurut Ragunathan Santiagoo, Hanafi Ismail and Kamarudin Hussin,

(2010) penambahan AM-g-PP dapat meningkatkan kekuatan tarik, dan morfologi

serta kompatibilisasi antara matrik dan bahan pengisi pada campuran PP dengan

recycle dacrylonitrile butadiene rubber (NBRr)/ rice husk powder ( R H P ) .

PP Chongprakobkit, S. et al.2007,menyelidiki pengaruh kompatibiliser AM-g-PP


terhadap blend PP/PA6. Penambahan AM-g-PP dapat meningkatkan adesi

antarmuka dan kekuatan tarik dari campuran dan meningkatkan homogenitas dari

fase dispersi PA6 dalam matrik.Laju kristalisasi PP lebih tinggi dibandingkan

dengan PP murni,sifat ini berhubungan dengan sifat inti komponen PA6.

2.4.4. Anhidrida Maleat Grafted Karet Alam (AM-g-KA).

Grafting karet alam dengan maleic anhidrid dapat dibuat secara langsung dengan

menggunakan berbagai teknik mencakup termal, larutan dan tekanan (tekanan

reaktif).Struktur dari AM-g-KA ditunjukkan pada Gambar 2.21.Banyak penelitian

dilakukan dalam grafting karet alam dan maleat anhidrida (AM-g-KA)

diantaranya .

Gambar.2.21.Maleat Karet alam.

Dengan penambahan AM-g-KA kedalam komposit paper sludge akan dapat

meningkatkan kekuatan tarik dan modulus dibandingkan dengan tanpa AM-g-KA

(H.Ismail,2005).

(C.Nakason ,2003) melakukan grafting anhidrida maleat (MA) ke Karet alam

(KA) atau AM-g-KA dengan sintesis dalam larutan toluena. Benzoil peroksida

(BPO) digunakan untuk memulai kopolimerisasi radikal bebas .

Pengaruh konsentrasi monomer dan inisiator bersama dengan pengaruh suhu

reaksi dan waktu reaksi juga diteliti.Peningkatan waktu reaksi dan suhu reaksi

menyebabkan peningkatan jumlah MA yang dicangkokkan .Suhu transisi gelas

(Tg) maleat karet alam (MKA) lebih tinggi dari pada suhu KA murni.Tg

meningkat dengan meningkatnya konsentrasi monomer yang digunakan dalam

kopolimerisasi.


Grafting kopolimer anhidrida maleat dan karet alam dapat dilakukan pada

fasa cair dengan memvariasikan komposisi dari MA dan sebagai filler

ditambahkan silika, dari hasil penelitian menunjukkan dengan meningkatkan

jumlah MA maka viskositas dan waktu kuring meningkat namun perbedaan torsi

dan tingkat indeks kuring menurun .Ikatan karet meningkat dengan meningkatnya

kadar MA yang menunjukkan peningkatan interaksi pengisi-karet.( Kannika

Sahakaro,2008).

AM-g-KA dicampur dengan PP dan memvariasikan komposisi MA dan fenol

polipropilen dengan menggunakan sistim vulkanisasi belerang.Diteliti pengaruh

MA termoplastik vulkanisasi.Tegangan geser,viskositas geser ,kekuatan tarik dan

sifat kekerasan meningkat dengan peningkatan jumlah MA yang digrafting.Hal ini

terjadi karena kompatibilisasi antara AM-g-KA dan PP terbentuk. (Charoen

Nakason,2008)

Penggunaan kompatibiliser maleate anhydride (MA) yang di-graft ke molekul KA

pada blend maleated karet alam (MKA)/PP dapat memperkecil ukuran partikel

KA yang terdistribusi dalam matriks PP, sehingga dapat meningkatkan sifat-sifat

blend.

2.4.5.Maleat Anhidrida

Maleat anhidrida (cis-butenadioat anhidrida, anhidrida toksilat, dihidro-2,5-

dioksofuran) adalah sebuah senyawa organik dengan rumus kimia C4H2O3. Dalam

keadaan murninya, dan tidak berwarna atau berwarna putih padat dengan bau

yang tajam.Maleat anhidrida secara tradisional dimanufaktur dari oksidasi

benzena atau senyawa aromatik lainnya.

Maleat anhidrida adalah senyawa vinil tidak jenuh ,merupakan bahan

mentah dalam sintesa resin poliester,pelapisan permukaan karet ,deterjen ,bahan

aditif dan minyak pelumas ,plastisizer dan kopolimer. Maleat anhidrida

mempunyai sifat kimia khas yaitu adanya ikatan etilenik dengan gugus karbonil di

dalamnya ,yang berfungsi dalam reaksi adisi .

Terdapat banyak reaksi kimia yang dapat dilakukan oleh maleat anhidrida:


http://id.wikipedia.org/wiki/Senyawa_organik�

http://id.wikipedia.org/wiki/Oksidasi�

http://id.wikipedia.org/wiki/Benzena�

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Senyawa_aromatik&action=edit&redlink=1�

• Hidrolisis, menghasilkan asam maleat, cis-HO2CCH = CHCO2H. Dengan

alkohol, menghasilkan setengah ester, cis-HO2CCH = CHCO2CH3.

• Maleat anhidrida merupakan dienofil dalam reaksi Diels-Alder

• Maleat anhidrida (MA) adalah ligan yang baik untuk kompleks logam

bervalensi rendah, misalnya Pt(PPh3)2(MA) dan Fe(CO)4(MA)

(Wikipedia, Org)

Maleat anhidrida digunakan dalam penelitian polimer. Maleat anhidrida dapat

dibuat dari asam maleat, seperti reaksi dibawah ini :

Gambar 2.22.Pembentukan Maleat Anhidrida.

Maleat anhidrida dengan berat molekul 98,06, larut dalam air, meleleh

pada temperatur 57- 600 C, mendidih pada 2020 C dan spesifik grafity 1,5.g/cm3.

Ada beberapa sifat-sifat maleat anhidrida seperti pada Tabel.2.6.

Tabel.2.5.Sifat-sifat maleat anhidrida.

Sifat Keterangan

Deskripsi Berwarna atau padatan putih Bentuk molekul C4H2O3 Berat molekul 98,06 g/mol Titik didih 202 oC Titik Cair 52,8 oC Tekanan 0,1 torr 25oC Kelarutan Larut dalam air,eter,asetat,klorofom ,aseton,etil asetat,benzena. ( HSDB .1995)


http://id.wikipedia.org/wiki/Asam_maleat�

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Dienofil&action=edit&redlink=1�

http://id.wikipedia.org/wiki/Reaksi_Diels-Alder�

2.5. Polipropilena.

Polipropilena PP atau sering disebut dengan polypropene, adalah

polimer termoplastik yang dibuat oleh industri kimia ,polimer ini mempunyai

keseimbangan sifat yang baik sehingga dapat digunakan dalam berbagai

pemakaian seperti : pembungkus makanan ,tekstil (tali, pakaian tahan panas

,karpet),alat tulis menulis ,peralatan laboratorium ,loudspeaker ,komponen-

komponen otomotif dan perlengkapan elektronik . Polimer adisi yang terbuat

dari propilena monomer, permukaannya tidak rata serta memiliki sifat resistan

yang tidak biasa terhadap kebanyakan pelarut kimia, basa dan asam. Polipropilena

biasanya didaur ulang (Wikipedia). Polipropilena merupakan polimer kristalin

yang dihasilkan dari proses polimerisasi gas propilena. Propilena mempunyai

specific gravity rendah dibandingkan dengan jenis plastik lain. Polipropilena

merupakan polimer hidrokarbon yang termasuk ke dalam polimer termoplastik

yang dapat diolah pada suhu tinggi. Struktur molekul propilena adalah :

Gambar.2.23. Struktur Polipropilena.

Sifat-sifat fisik dan sifat kimia polipropilena.

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas

0,90 – 0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat

kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Penggunaan

bahan pengisi dan penguat memungkinkan polipropilena memiliki mutu kimia

yang baik sebagai bahan polimer dan tahan terhadap pemecahan karena tekanan

(stress-cracking) walaupun pada temperatur tinggi. Kerapuhan polipropilena

dibawah 0o C dapat dihilangkan dengan penggunaan bahan pengisi. Dengan

bantuan pengisi dan penguat, akan terdapat adhesi yang baik.(Gachter, 1990).

Polimer yang memiliki konduktivitas panas rendah seperti polipropilena

(konduktivitas = 0,12 W/m) kristalinitasnya sangat rentan terhadap laju


pendinginan. Misalnya dalam suatu proses pencetakan termoplastik membentuk

barang jadi yang tebal dan luas, bagian tengah akan menjadi lebih lambat dingin

dari pada bagian luar, yang bersentuhan langsung dengan cetakan. Akibatnya,

akan terjadi perbedaan derajat kristalinitas pada permukaan dengan bagian

tengahnya.

Polipropilena mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, kekuatan

benturan (impact strength) yang tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap pelarut

organik. Polipropilena juga mempunyai sifat isolator yang baik mudah diproses

dan sangat tahan terhadap air karena sedikit sekali menyerap air, dan sifat

kekakuan yang tinggi. Seperti polyolefin lain, polipropilena juga mempunyai

ketahanan yang sangat baik terhadap bahan kimia anorganik non pengoksidasi,

deterjen, alkohol dan sebagainya. Tetapi polipropilena dapat terdegradasi oleh zat

pengoksidasi seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida. Sifat kristalinitasnya

yang tinggi menyebabkan daya regangannya tinggi, kaku dan keras. (Almaika, S,

1983)

Secara komersial kebanyakan polipropilena adalah isotaktik dan

mempunyai tingkat kristalinitas antara LDPE dan HDPE . Polipropilena secara

normal tangguh dan fleksibel terutama jika berpolimerisasi dengan etilena.

Polipropilena dapat digunakan pada pembuatan plastik yang berhubungan dengan

bahan-bahan ABS . Polipropilena dapat dipertimbangkan secara ekonomi ,dan

dapat dibuat tembus cahaya jika tidak diberi warna tapi tidak transparan seperti

polistirena ,akrilik atau plastik yang lain . Polipropilena tahan terhadap kelelahan

.(Wikipedia)

Titik lebur atau titik cair ditentukan dengan menemukan temperatur

tertinggi dari differential scanning calorimetry (DSC) .Polipropilena isotaktik

mempunyai titik lebur 171 oC (340oF).

(a)


(b)

(c)

Gambar 2.24.Struktur tiga dimensi dari polipropilena, a.Isotaktik, b. Ataktik, dan c. Sindiotaktik.

Secara komersial polipropilena isotaktik mempunyai titik lebur antara 160-

166oC (320-331 oF), untuk ataktik tergantung pada bahan dan kristalinitas.

Polipropilena syndiotaktik dengan kristalinitas 30% mempunyai titik lebur 130oC

(266 oF). (Wikipedia).

Kecepatan peleburan (melt flow rate,MFR) atau indeks kecepatan

peleburan (melt flow index,MFI) diukur dari berat molekul polipropilena .

Pengukuran membantu untuk menentukan bagaimana mudahnya bahan melebur

selama proses. Polipropilena dengan MFR yang tinggi adalah plastik yang mudah

dicetak dengan proses injeksi atau tiupan (blow). Dengan peningkatan proses

peleburan ,beberapa sifat fisik seperti kekuatan impak akan menurun .

Untuk menghasilkan polipropilena yang elastis, katalis yang menghasilkan

polipropilena isotaktik bisa dibuat, tapi dengan gugus organik yang

mempengaruhi taktisitas yang ditahan di tempat oleh sebuah ikatan yang relatif

lemah. Setelah katalis menghasilkan polimer pendek yang mampu berkristalisasi,

cahaya dengan frekwensi yang tepat digunakan untuk memecahkan ikatan yang

lemah ini, serta menghilangkan selektivitas katalis sehingga panjang rantai yang

tersisa adalah ataktik. Hasilnya adalah bahan yang pada umumnya amorf dengan

kristal-kristal kecil tersisip di dalamnya.Karena salah satu ujung dari tiap rantai

berada di dalam sebuah kristal sedang sebagian besar panjangnya berada dalam


bentuk amorf dan lunak, maka wilayah kristalin mempunyai kegunaan yang sama

dengan vulkanisasi.(http://wapwdia.mobi/id/berkas )

Secara umum, PP memiliki sifat mekanis yang baik dengan massa jenis

yang rendah ,tahan terhadap panas dan kelembaban ,serta memiliki kesetabilan

dimensi yang baik.

Berdasarkan monomer penyusunnya ,polipropilena dapat dibedakan menjadi :

1.Polipropilena Homopolimer : Polipropilena yang disusun hanya oleh monomer

yang sejenis . Sifat utama jenis polipropilena ini adalah kekakuannya ,yang

bahkan juga dimiliki pada temperatur tinggi . Jenis PP ini memiliki temperatur

transisi gelas 0oC ,sehingga jenis PP ini bersifat getas pada temperatur rendah .

Pada sifat optis ,jenis PP ini memiliki tingkat kebeningan sedang (translucent) .

2. Polipropilena Random Copolimer : PP yang disusun oleh monomer propilena

dan etilena yang tersusun acak dalam rantai PP. Random copolymer dikenali

terutama dari kebeningannya dan kelenturannya yang tinggi. Namun kekuatan dan

kekerasannya kurang jika dibandingkan oleh PP homopolimer .

3.Polipropilena Impact Copolimer (ICP) yaitu Polipropilena yang disusun oleh

monomer propilena dan etilena yang tersusun dalam dua blok fasa yaitu PP

homopolimer dan etilen-propilena –rubber (EPR). ICP dapat dikenali dari sifatnya

yang memiliki ketahanan impak yang sangat baik ,termasuk pada temperatur

rendah (temperatur transisi gelas -30oC) dan berwarna putih susu doff.(Buku

Saku,Wikipedia).

Pengolahan untuk melelehkan polipropilena dapat dilakukan dengan cara

ekstrusi dan pencetakan. Metode ekstrusi (peleleran) umumnya menghasilkan

serat pintal ikat (spun bond) dan tiup (hembus) leleh untuk membentuk gulungan

yang panjang yang dapat diubah menjadi beragam produk yang berguna seperti

masker muka, penyaring, popok dan lap.

Teknik pembentukan yang paling umum adalah pencetakan suntik, yang

digunakan untuk berbagai peralatan seperti cangkir, alat pemotong, botol kecil,

topi, wadah, perabotan, dan suku cadang otomotif seperti baterai. Teknik

pencetakan tiup dan injection-stretch blow molding yang digunakan melibatkan

ekstrusi dan pencetakan.


http://wapwdia.mobi/id/berkas�

http://id.wikipedia.org/wiki/Molding�

2.6. Pengujian dan Karakterisasi . 2.6.1. Sifat-Sifat Mekanik.

Sifat mekanik bahan adalah : hubungan antara respons atau deformasi

bahan terhadap beban yang bekerja. Sifat mekanik : berkaitan dengan kekuatan,

kekerasan, keuletan, dan kekakuan. Stress (tegangan ) ,Strain ( regangan) .

Bahan dapat dibebani dengan 3 cara : tarik, tekan, geser (gunting).

Gambar .2.25.Pembebanan Bahan

Pengujian mekanik diantaranya adalah : Uji tarik (Tensile Test) dan

Uji Tekan (Compression Test). Pengujian yang setipe dengan uji tarik adalah uji

sobek (tear test), uji geser (shear test), uji kelelahan (fatigue test), dan uji kelupas

(peal test). Sedangkan pengujian yang sejenis dengan uji tekan adalah uji lentur

(bending/flexural test).

Perilaku mekanika polimer termoplastik sebagai respon terhadap

pembebanan secara umum dapat dijelaskan dengan mempelajari hubungan antara

struktur rantai molekulnya dan fenomena yang teramati.


Gambar. 2.26.Spesimen Uji Tarik dan Perilaku Polimer Termoplastik pada

saat mengalami pembebanan pada Mesin Uji Tarik

Pada polimer termoplastik perilaku mekanik secara umum dapat dikelompokkan

menjadi 3 bagian, yaitu: (1) Perilaku Elastik, (2) Perilaku Plastik, dan (3)

Perilaku Visko-Elastik.

Gambar. 2.27.Kurva Hubungan Tegangan Terhadap Regangan .

Secara umum perilaku termoplastik adalah elastik non-linear yang

tergantung pada waktu (time-dependent) dan mekanisme yang terjadi pada daerah

elastis, yaitu:

(1) Distorsi keseluruhan bagian yang mengalami deformasi

(2) Regangan dan distorsi ikatan-ikatan kovalennya.


Perilaku elastik non-linear atau non-proporsional pada daerah elastis terutama

berhubungan dengan mekanisme distorsi dari keseluruhan rantai molekulnya yang

linear atau linear dengan cabang.

Gambar.2.28.Perilaku Elastik Polimer Termoplastik.

Perilaku plastis pada polimer termoplastik pada umumnya dapat

dijelaskan dengan mekanisme gelinciran rantai (chain sliding). Ikatan sekunder

sangat berperan dalam mekanisme ini sebagaimana diilustrasikan dalam Gambar

2-29. Mula-mula akan terjadi pelurusan rantai liner molekul polimer yang

keadaannya dapat diilustrasikan seperti ‘mie’ dengan ikatan sekunder dan saling

kunci mekanik. Selanjutnya akan terjadi gelinciran antara rantai molekul yang

telah lurus pada arah garis gaya. Ikatan sekunder dalam hal ini akan berperan

sebagai seamcam ‘tahanan’ dalam proses gelincir atau deformasi geser (shear)

antar rantai molekul yang sejajar searah dengan arah garis gaya. Dengan

demikian dapat dijelaskan bahwa ikatan sekunder sangat menentukan ketahanan

polimer termoplastik terhadap deformasi plastik atau yang selama ini kita kenal

dengan kekuatan (strength) dari polimer. Gelinciran rantai molekul polimer

termoplastik dapat pula dilihat sebagai aliran viskos dari suatu fluida.

Kemudahan molekul polimer untuk dideformasi secara permanen dalam hal ini

berbanding lurus dengan viskositas dari polimer. Dari persamaan umum dapat

dilihat bahwa tegangan geser akan menyebabkan gradien kecepatan antar rantai

molekul yang dapat menyebabkan deformasi permanen tergantung pada

viskositasnya.


Gambar 2-29.Perilaku Plastik Polimer Termoplastik

Perilaku penciutan (necking) dari polimer termoplastik amorphous agak

sedikit berbeda dengan perilaku penciutan logam pada umumnya. Hal ini

disebabkan karena pada saat terjadi penciutan akan terjadi kristalisasi yang

menyebabkan penguatan lokal pada daerah tersebut dan penurunan laju deforamsi.

Gambar .2.30.Penciutan dan Kristalisasi Polimer Termoplastik amorphous pada Pengujian Tarik.

Visko-elastisitas berhubungan dengan perilaku polimer termoplastik saat

dideformasi yang terjadi dengan deformasi elastis dan aliran viskos ketika beban

diaplikasikan pada bahan. Hal ini berhubungan dengan ketergantungan perilaku

bahan terhadap waktu pada saat deformasi elastis dan plastis.

2.6.1.1.Kekuatan Tarik.


Pengujian tarik (tensile test) adalah pengujian mekanik secara statis

dengan cara sampel ditarik dengan pembebanan pada kedua ujungnya dimana

gaya tarik yang diberikan sebesar P (Newton). Dalam pengujiannya, bahan uji

ditarik sampai putus. Tujuannya untuk mengetahui sifat-sifat mekanik tarik

(kekuatan tarik) dari komposit yang diuji. Pertambahan panjangnya (Δl) yang

terjadi akibat gaya tarikan yang diberikan pada sampel uji disebut deformasi. Dan

regangan merupakan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang

mula-mula yang dinyatakan dalam persamaan (2.1). Regangan merupakan ukuran

untuk kekenyalan suatu bahan yang harganya biasanya dinyatakan dalam persen .

%100%1000

0

0

×−

=×∆

=l

lll

lε (2.1)

dengan:

ε = regangan (%)

l∆ = pertambahan panjang (m)

0l = panjang mula-mula (m)

l = panjang akhir (m)

Perbandingan gaya pada sampel terhadap luas penampang lintang pada saat

pemberian gaya disebut tegangan (stress). Tegangan tarik maksimum adalah suatu

kekuatan tarik (tensile strength) suatu bahan ditetapkan dengan membagi gaya

tarik maksimum dengan luas penampang mula-mula, dengan persamaan sebagai

berikut (Roger Brown ,2002) :

0APm

m =σ (2.2)

dengan:

mσ = Tegangan tarik maksimum (Nm-2)

mP = Gaya tarik maksimum (N)

0A = Luas penampang awal (m2)

Gaya amksimum adalah besarnya gaya yang masih dapat ditahan oleh

sampel sebelum putus. Tegangan perpatahan adalah perbandingan gaya

perpatahan mula-mula. Gaya perpatahan adalah besarnya gaya saat sampel putus.


Persamaan dapat dituliskan sebagai berikut :

0A

Puu =σ (2.3)

dengan:

uσ = tegangan perpatahan (Nm-2)

uP = gaya perpatahan (N)

0A = luas penampang awal (m2)

Gambar. 2.31.Kurva Tegangan-Regangan Bahan Kenyal .

Grafik ini menunjukkan bahwa dari bagian awal kurva tegangan-regangan

mulai dari titik o sampai a merupakan daerah elastis, dimana daerah ini berlaku

hukum Hooke. Titik a merupakan batas plastis yang didefenisikan sebagai

tegangan terbesar yang dapat ditahan oleh suatu bahan tanpa mengalami regangan

permanen apabila beban ditiadakan. Dengan demikian, apabila beban ditiadakan

di sebarang titik o dan a, kurva akan menelusuri jejaknya kembali dan bahan yang

bersangkutan akan kembali ke panjang awalnya. Titik b merupakan tegangan tarik

maksimum yang masih bisa ditahan oleh bahan. Titik c merupakan titik

putus/patah. Penambahan beban sehingga melampaui titik a akan sangat

menambah regangan sampai tercapai titik c dimana bahan menjadi putus. Dari

titik a sampai c dikatakan bahan mengalami deformasi plastis. Jika jarak titik o

dan a besar, maka bahan itu dikatakan kenyal (ductile). Jika pemutusan terjadi

segera setelah melewati batas elastis maka bahan itu dikatakan rapuh.

Pada daerah antara titik o dan a berlaku hukum Hooke dan besarnya modulus


elastisitas pada daerah ini dapat ditulis dengan persamaan :

%100×=εσE (2.4)

dengan:

E = modulus elastisitas atau modulus Young (Nm-2)

σ = tegangan (Nm-2)

ε = regangan (%)

Modulus Young adalah ukuran suatu bahan yang diartikan ketahanan

material tersebut terhadap deformasi elastik. Makin besar modulusnya maka

semakin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan .

2.6.1.2 .Kekuatan Impak .

Dalam pengujian impak, impraktor yang dipergunakan dalam bentuk

pendulum yang diayunkan dari ketinggian (h) dengan massa (m). Secara mekanik

besarnya energi yang diserap sampel (Es) dihitung dengan menggunakan rumus :

)cos(cos ifmghEs θθ −= (2.5)

dimana :

m = massa pendulum (kg)

g = percepatan gravitasi (kg/m2)

h = tinggi pengangkatan pendulum dari titik setimbang (m)

fθ = sudut yang dibentuk lengan pedulum setelah melewati

kesetimbangan

iθ = sudut awal yang dibentuk lengan pendulum dengan sumbu

vertical.

Besarnya kekuatan impak dari benda uji dengan luas penampang lintang

(A) adalah :

AEsIs= (2.6)

diamna :

Is = kekuatan impak (J/m2)


Es = energi yang diserap sampel setelah tumbukan (J)

A = luas penampang lintang sampel (m2).

2.6.1.3. Ketahanan Sobek.

Ketahanan sobek berkaitan dengan energi pemutusan. Sifat-sifat tersebut

dapat ditingkatkan dengan menambah ikatan silang hingga mencapai tingkat

kerapatan tertentu. Sifat lainnya adalah histerisis yang mencerminkan besarnya

energi yang hilang, berubah menjadi panas selama deformasi. Histerisis juga

semakin berkurang dengan bertambahnya ikatan silang. Sifat-sifat yang berkaitan

dengan energi pemutusan pada dasarnya meningkat dengan bertambahnya ikatan

silang dan meningkatnya histerisis, tetapi karena histerisis turun selama

vulkanisasi yang membentuk ikatan silang, maka sifat-sifat yang berkaitan dengan

energi pemutusan akan naik hingga mencapai rapat ikatan silang tertentu

kemudian turun kembali( Nuyah 2009). Pengujian ini diamksudkan untuk menguji

ketahanan sobek suatu sampel karet tervulkanisasi, seperti ban mobil, ban sepeda,

ban dalam, atau barang-barang karet teknis lainnya. Pengujian dilakukan hanya

pada bagian yang terdiri dari karet, jadi tidak pada karet yang dilapisi kanvas.

Ketahanan sobek adalah beban yang diperlukan untuk menarik sampai putus suatu

sampel yang telah dilubangi memakai pons ditengah-tengah ,uji sampel sepanjang

5 mm tegak lurus pada arah tarikan.Hasil pengujian digunakan rumus :

TR = F/A

Dengan : TR = Ketahanan Sobek ( N/ mm2).

F = Beban yang diperlukan untuk menarik sampel sampai putus (N).

A = Luas penampang uji (mm2 ).

Crescent


Delft

Gambar. 2.32. Beberapa model sampel ketahanan Sobek

Alat yang digunakan untuk menguji kekuatan sobek .

Gambar.2.33. Universal Testing Machine Orientec Co.Ltd ,Model UCT-5T

2.6.2 Sifat-Sifat Fisis. 2.6.2.1. Pengujian Kekerasan .

Uji kekerasan (hardness) dilakukan untuk mengetahui besarnya kekerasan

vulkanisat karet dengan kekuatan penekanan tertentu. Kekerasan kompon karet

dipengaruhi oleh adanya jumlah optimum dari penambahan bahan pengisi

penguat, yang akan meningkatkan kekerasan, modulus, ketahanan sobek,

ketahanan kikis dan tegangan putus barang jadi karet. Efek penguatan bahan

pengisi tersebut ditentukan oleh ukuran partikel, keadaan permukaan dan bentuk,

kehalusan butiran dan kerataan penyebaran. Penambahan pengisi tidak aktif hanya

akan meningkatkan kekerasan dan kekakuan barang jadi karet.

Penguji kekerasan dilakukan hanya pada karet yang divulkanisasi.

kekerasan karet tergantung terutama dari jumlah dan jenis bahan pengisi atau

jumlah dan jenis bahan pelunak yang digunakan dalam penyusunan campuran

(kompoun). Di dalam aplikasi manufaktur, material terutama diuji untuk dua

pertimbangan: yang merupakan riset karakteristik suatu material baru dan juga


sebagai suatu cek mutu untuk memastikan bahwa contoh material tersebut

menemukan spesifikasi kualitas tertentu,dengan demikian kekerasan suatu

vulkanisasi dapat diatur. Pengujian kekerasan adalah salah satu dari sekian banyak

pengujian yang dipakai, karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil

tanpa kesukaran mengenai spesifikasi.

2.6.2.2. Sifat-sifat Pembengkakan (Swelling) .

Swelling adalah untuk menentukan besar dan berat . Dimana berat karet

vukanisat bertambah jika direndam dalam cairan resistan dari vulkanisasi dari

minyak disel, karosene dan tolune yang ditentukan sesuai dengan metoda

ASTM D3010 ,dimana sampel yang berbeda dipotong pada ketebalan 1 mm,

sampel direndam pada masing-masing larutan diatas selama 24 jam .

Presentasi swelling ditentukan dengan

Penambahan berat = 1

12

WWW − x 100 %

W1 = berat sampel uji semula .

W2 = berat sampel sesudah direndam.

Karet yang tidak divulkanisasi larut seluruhnya didalam Benzoil, sedangkan karet

yang divulkanisasi hanya menunjukkan pengembangan. Pengembangan ini

tergantung dari tingkat vulkanisasinya dan dari banyaknya bahan pengisi yang

terkandung . Uji pengembangan (swelling) dalam air bertujuan untuk menentukan

apakah besar dan berat karet vulkanisat bertambah jika direndam dalam suatu

cairan (Soewarti-Soeseno, 1979 : 1978).

Jika pengembangan rata kesegala arah ( yaitu jika panjang pada potongan

melintang dan potongan memanjang setelah perendaman sama ) , maka untuk

menghitung penambahan volume adalah :

Pertambahan volume = ( ) ( )( )

%10030

30

31 X

LLL −

diamna : L0 = Panjang sampel sebelum perendaman

L1 = Panjang sampel sesudah perendaman

Jika pengembangan kesegala arah tidak merata atau sisinya sukar diukur karena


bentuknya tidak teratur , maka rumus yang dipakai untuk pertambahan volume

dapat di hitung dengan persamaan :

Pertambahan volume = ( ) ( )

( ) %10021

2143 XWW

WWWW−

−−−

Dengan :

W1 = Berat sampel uji di udara (sebelum diuji)

W2 = Berat sampel didalam air

W3 = Berat sampel uji di udara setelah direndam

W4 = Berat sampel uji di dalam air setelah direndam (sesudah diuji).

2.6.3. Analisis Termal .

Analisa teramal secara umum didefinisikan sebagai sekumpulan teknik yang

mengukur sifat fisis suatu bahan dan atau hasil-hasil reaksi yang diukur sebagai

fungsi temperatur. Karakteristik termal memegang peranan penting terhadap sifat

suatu bahan karena berkaitan erat dengan struktur dalam bahan itu sendiri. Suatu

bahan bila dipanaskan akan terjadi perubahan struktur yang mengakibatkan

adanya perubahan dalam kapasitas panas atau energi termal bahan tersebut.

Teknik analisa termal digunakan untuk mendeteksi perubahan fisika (penguapan)

atau kimia (dekomposisi) suatu bahan yang ditunjukkan dengan penyerapan panas

(endotermik) dan pengeluaran panas (eksotermik). Proses termal meliputi antara

lain proses perubahan fase (transisi gelas), pelunakan, pelelehan, oksidasi, dan

dekomposisi. Dalam kaitannya dengan industri, teknik analisa termal digunakan

untuk penentuan kontrol kualitas suatu produk atau bahan khususnya polimer.

Tanpa adanya pengetahuan data-data termal, pemrosesan suatu bahan akan sangat

sulit dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan kelakuan dari bahan

tersebut jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan atau di dinginkan). Dengan

demikian pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan menjadi sangat penting

dalam kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi barang jadi maupun untuk

kontrol kualitas. Dengan memahami jenis perubahan struktur yang terjadi dapat

ditentukan langkah proses yang sesuai.


2.6.3.1 Stabilitas Termal.

Pada bahan polimer analisis termal digunakan untuk penentuan kontrol

kualitas suatu bahan. Tanpa adanya pengetahuan data-data termal, pemrosesan

suatu bahan akan sangat sulit dilakukan. Sifat termal suatu bahan menggambarkan

kelakuan dari bahan tersebut jika dikenakan perlakuan termal (dipanaskan /

didinginkan). Dengan demikian pengetahuan tentang sifat termal suatu bahan

menjadi sangat penting dalam kaitannya dengan pemrosesan bahan menjadi

barang jadi maupun sebagai kontrol

Ketika zat organik dipanaskan sampai suhu tinggi maka memiliki

kecendrungan untuk membentuk senyawa-senyawa aromatik, hal ini mengikuti

fakta bahwa polimer-polimer aromatik mesti tahan terhadap suhu tinggi. Agar

suatu polimer layak dianggap stabil panas atau tahan panas, polimer tersebut harus

tidak terurai di bawah suhu 4000C dan harus mempertahankan sifatnya yang

bermanfaat pada suhu dekomposisi, polimer-polimer demikian harus memiliki

suhu transisi gelas atau peleburan kristal yang tinggi.

Stabilitas panas utamanya merupakan fungsi dari energi ikatan. Ketika

suhu naik ke titik dimana energi getaran menimbulkan putusnya ikatan, polimer

yang bersangkutan akan terurai. Dalam kasus ini putusnya satu ikatan dalam satu

cincin tidak menghasilkan penurunan berat molekul, dan kemungkinan putusnya

dua ikatan dalam satu cincin lebih rendah. Dengan demikian polimer tangga atau

semi tangga diharapkan memiliki stabilitas panas yang lebih tinggi dari pada

polimer dengan rantai terbuka. Dekomposisi dalam udara adalah suatu ukuran

untuk stabilitas termooksidatif bahan pada umumnya mengikuti mekanisme yang

berbeda. Akan tetapi adanya oksigen, memiliki efek kecil terhadap suhu

dekomposisi awal, oleh karena itu putusnya ikatan utamanya merupakan sebuah

proses termal bukan oksidatif.

2.6.3.2. Differential Scanning Calorimetry ( DSC).

Prinsip DSC tidak jauh berbeda dengan prinsip kalorimetri biasa , hanya

dalam hal ini digunakan sampel dari polimer yang agak jauh lebih kecil


(maksimum 50 mg , misalnya 10 mg ) dan peralatan kalor lebih teliti . Berbeda

dengan dengan teknik DTA , teknik DSC menggunakan teknik pemanas

individual masing-masing untuk sampel dan pembanding seperti diperlihatkan

pada Gambar.2.34. (David I. bower, 2002).

Gambar .2.34. Skematik Pengujian Dengan DSC.

Suhu sampel dan pembanding selalu dipertahankan sama dengan menggunakan

panas . Bila terjadi perubahan kapasitas kalor sampel selama kenaikan suhu ,

pemanas sampel berusaha mengatur banyaknya kalor yang diberikan . Perbedaan

tenaga listrik yang dibutuhkan antara pemanas sampel dan pemanas pemmbanding

ini berbanding langsung dengan perubahan entalpi proses yang dialami sampel .

Karena itu dalam termogram DSC , yakni plot perubahan entalpi (ΔH) terhadap

kenaikan suhu, proses eksotermis dinyatakan sebagai – ΔH dan proses endotermis

sebagai + ΔH ,( Basuki Wirjosentono 1995). Analisa panas dilaksanakan dengan

menggunakan alat DSC-7 Perkin elmer Differential Scanning Calorimeter.

Sampel dengan ASTM D 3895-98 pertama sekali dipanaskan dari 20 0C/menit

sampai 200 0C dan dijaga pada suhu ini selama 10 menit untuk memastikan semua

kristal telah melebur. Suhu lebur dan panas peleburan (∆H f) diukur sepanjang

proses pemanasan. Persentase kristaliniti (Xc) diukur dengan membagi panas

peleburan ∆H f dengan panas peleburan kristal murni (∆H 0f100%) dapat dilihat

pada persamaan di bawah ini.


% kristalinitas (Xkom) = of

fkom

∆Η∆Η

x 100%

Dimana :

∆ Hf kom = entalpi peleburan komposit

∆ H0f = entalpi peleburan standart PP

Panas peleburan kristal murni (∆H 0f 100%) untuk polipropilena adalah 209 J/g

(Joseph, dkk, 2003) sedangkan persentase untuk peleburan fasa PP di dalam

komposit dapat dilihat pada Persamaan di bawah ini.

Xpp = PPf

kom

WX x 100%.

Dimana :

Xpp = derajat kristalinitas PP di dalam komposit

Xkom = derajat kristalinitas komposit

W f pp = fraksi berat pp di dalam komposit.

Hasil pengujian DSC merupakan kurva termogram yang dapat digunakan untuk

menentukan suhu transisi glass dan suhu leleh. (Cheremisinoff, N.P. © 1996)

(a) (b)

Gambar .2.35 . Model Ilustrasi Termogram DSC.

2.6.4. Scanning Elektron Microscopy (SEM).

SEM merupakan pencitraan material dengan mengunakan prinsip

mikroskopi. Mirip dengan mikroskop optik, namun alih-alih menggunakan

cahaya, SEM menggunakan elektron sebagai sumber pencitraan dan medan


elektromagnetik sebagai lensanya. Elektron diemisikan dari katoda (elektron gun)

melalui efek foto listrik dan dipercepat menuju anoda. Filamen yang digunakan

biasanya adalah tungsten atau lanthanum hexaboride (LaB). Scanning coil, akan

mendefleksikan berkas electron menjadi sekumpulan array (berkas yang lebih

kecil), disebut scanning beam dan lensa obyektif (magnetik) akan

memfokuskannya pada permukaan sampel. (Cheremisinoff, N.P. © 1996) .

Elektron kehilangan energi pada saat tumbukan dengan atom material, akibat

scattering dan absorpsi pada daerah interaksi dengan kedalaman 100 nm sampai 2

µm. Ini membuat material akan meradiasikan emisi meliputi sinar-X, elektron

Auger, back-scattered electron dan secondary electron. Pada SEM, sinyal yang

diolah merupakan hasil deteksi dari secondary electron yang merupakan elektron

yang berpindah dari permukaan sampel. SEM dipakai untuk mengetahui struktur

mikro suatu material meliputi tekstur, morfologi, komposisi dan informasi

kristalografi permukaan partikel. Morfologi yang diamati oleh SEM berupa

bentuk, ukuran dan susunan partikel. SEM adalah salah satu jenis mikroskop

elektron yang menggunakan berkas elektron untuk menggambar profil permukaan

benda.

Prinsip kerja SEM adalah menembakkan permukaan benda dengan berkas

elektron berenergi tinggi seperti diilustrasikan pada Gambar 2.36. Permukaan

benda yang dikenai berkas akan memantulkan kembali berkas tersebut atau

menghasilkan elektron sekunder ke segala arah. Tetapi ada satu arah dimana

berkas dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Detektor di dalam SEM

mendeteksi elektron yang dipantulkan dan menentukan lokasi berkas yang

dipantulkan dengan intensitas tertinggi. Arah tersebut memberi informasi profil

permukaan benda seperti seberapa landai dan ke mana arah kemiringan.


Gambar 2.36. Dalam SEM berkas elektron berenergi tinggi mengenai

permukaan material.

Elektron pantulan dan elektron sekunder dipancarkan kembali dengan

sudut yang bergantung pada profil permukaan material .Pada saat dilakukan

pengamatan, lokasi permukaan benda yang ditembak dengan berkas elektron di-

scan ke seluruh area daerah pengamatan. Kita dapat membatasi lokasi pengamatan

dengan melakukan zoon-in atau zoom-out. Berdasarkan arah pantulan berkas pada

berbagai titik pengamatan maka profil permukan benda dapat dibangun

menggunakan program pengolahan gambar yang ada dalam komputer. SEM

memiliki resolusi yang lebih tinggi daripada mikroskop optik. Hal ini disebabkan

oleh panjang gelombang de Broglie yang dimiliki elektron lebih pendek daripada

gelombang optik. Makin kecil panjang gelombang yang digunakan maka makin

tinggi resolusi mikroskop. Umumnya tegangan yang digunakan pada SEM adalah

puluhan kilovolt.Jika permukaan logam diamati di bawah SEM maka profil

permukaan akan tampak dengan jelas. Untuk material bukan logam seperti

isolator ,agar profil permukaan dapat diamati dengan jelas dengan SEM maka

permukaan material tersebut harus dilapisi dengan logam. Film tipis logam dibuat

pada permukaan material tersebut sehingga dapat memantulkan berkas elektron.

Metode pelapisan yang umumnya dilakukan adalah evaporasi dan sputtering.

Logam pelapis yang umumnya digunakan adalah emas. (Mikrajuddin

Abdullah,2008).

2.6.5.XRD (X-ray Difraction).

Jika muka gelombang bidang tiba pada suatu celah sempit (lebarnya lebih

kecil dari panjang gelombang), maka gelombang ini akan mengalami lenturan


sehingga terjadi gelombang-gelombang setengah lingkaran yang melebar di

belakang celah tersebut. Peristiwa ini dikenal dengan difraksi.

Difraksi merupakan pembelokan cahaya di sekitar suatu penghalang /suatu celah.

Gambar.2.37.Proses terjadinya difraksi sinar-X (www.micro.magnet.fsu.edu/primer/java/interference/index.html)


http://www.micro.magnet.fsu.edu/primer/java/interference/index.html�

chapter ii

Documents