BAB 2 Tinjauan Pustaka

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 rataratanya 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 barangbarang 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 Latex segar (%) 36

Komponen dalam latex kering (%) 92-94

1

Karet Hidrokarbon

2

Protein

1,4

3

Karbohidrat

1,6

4

Lipida

1,6

5

Persenyawaan Organik Lain 0,4

6

Persenyawaan Anorganik

0,5

0,1-0,5

7

Air

58,5

0,3-1,0

2,5-3,5

2,5-3,2

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 sifatsifat 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


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


• 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 PhenilBeta-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 2 3 4 5 6

Acetone Nickel Aniline flame retardants Phenol Barium Polycyclic aromatic Hydrocarbons Benzothiazole Methyl ethyl ketone Styrene –butadene Chromium toluene Copper Halogenated Nylon Latex

15 16 17 18 19 20

Pigments Manganese Polyester Chloroethane isobutyl Methyl Cobalt trichloroethylene

21 22 23 24 25 26 27 28

Arsenic Isoprene Benzene Lead Cadmium Mercury Rayon Naphthalene

7 8 9 10 11 12 13 14


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 (2035%),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

membekukan ban bekas sehingga

menjadi rapuh

untuk

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 vulkanisasi karet bekas

suatu prosedur dimana karet ban bekas atau 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. Bubuk halus karet dimasukkan dalam suspensi air yang ditanami bakteri pemakan sulfur seperti thiobacillus, rodococcus, and sulfolobus. Proses ini memungkinkan akan tetapi sangat kompleks. Bubuk halus karet disinari dengan gelombang ultrasonik 50kHz sesudah

Devulkanisasi dengan bakteri

Devulkanisasi dengan ultrasonik


Devulkanisasi dengan kimia

Devulkanisasi dengan mikrowave

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). 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) 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 homopolimerhomopolimer terjadi bersamaan dengan kopolimer grafting. Grafting biasanya terjadi pada letak-letak yang bisa menerima reaksireaksi 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 letakletak 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 radikalradikal 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-BA

m

B

n

Poli(A-b-B)


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. A

A

A

B

B

B

B

B B

A

A

A

B B B

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)

(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.

A

B

A

B

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.

A

B

A

B

B

A

B

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 (extruder) sehingga

dalam mesin pencampur

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 (T ) rendah, dan bagian kaku (rigid) yang g

mempunyai suhu leleh (T ) atau T tinggi. Atau dengan kata lain, TPE m

g

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 mikrostruktur, 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 bahanbahan 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)


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 sifatsifat 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 sifatsifat 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-gPP 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-2,5dioksofuran) 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:


•

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 Deskripsi Bentuk molekul Berat molekul Titik didih Titik Cair Tekanan Kelarutan

Keterangan Berwarna atau padatan putih C4H2O3 98,06 g/mol 202 oC 52,8 oC 0,1 torr 25oC Larut dalam air,eter,asetat,klorofom ,aseton,etil asetat,benzena. ( HSDB .1995)


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 ,komponenkomponen 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

o

dibawah 0 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 160166oC (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.


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 .

ε=

l − l0 ∆l × 100% = × 100% l0 l0

(2.1)

dengan:

ε

= regangan (%)

∆l

= pertambahan panjang (m)

l0

= 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) :

σm =

Pm A0

(2.2)

dengan:

σ m = Tegangan tarik maksimum (Nm-2) Pm

= Gaya tarik maksimum (N)

A0

= 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 :

σu =

Pu A0

(2.3)

dengan:

σu

= tegangan perpatahan (Nm-2)

Pu

= gaya perpatahan (N)

A0

= 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 : E=

σ × 100% ε

(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 : Es = mgh (cos θ f − cos θ i )

(2.5)

dimana : m = massa pendulum (kg) g = percepatan gravitasi (kg/m2) h = tinggi pengangkatan pendulum dari titik setimbang (m)

θ f = sudut yang dibentuk lengan pedulum setelah melewati kesetimbangan

θ i = sudut awal yang dibentuk lengan pendulum dengan sumbu vertical. Besarnya kekuatan impak dari benda uji dengan luas penampang lintang (A) adalah :

Is =

Es A

(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 =

W2 − W1 x 100 % W1

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 : 3 3 ( L1 ) − (L0 ) Pertambahan volume = (L0 )3

X 100%

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 =

(W3 − W4 ) − (W1 − W2 ) X 100% (W1 − W2 )

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 (

0

f100%)

dapat dilihat

pada persamaan di bawah ini.


% kristalinitas (Xkom) =

∆Η fkom ∆Η of

x 100%

Dimana : ∆ Hf kom

= entalpi peleburan komposit

∆ H0f

= entalpi peleburan standart PP

Panas peleburan kristal murni ∆H (

0

f

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 =

X kom W f PP

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 discan 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)


BAB 2 Tinjauan Pustaka

Recommend Documents