PENGARUH PENAMBAHAN SENYAWA MERKAPTAN PADA KARET ALAM (Hevea brasiliensis) DALAM FASA PADAT
Oleh JULI ROMAITO SITUMORANG F34104011
2009 DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PENGARUH PENAMBAHAN SENYAWA MERKAPTAN PADA KARET ALAM (Hevea brasiliensis) DALAM FASA PADAT
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh JULI ROMAITO SITUMORANG F34104011
Dilahirkan pada tanggal 25 Mei 1984 Di Lubuk Pakam
Tanggal Lulus :
Januari 2009
Disetujui, Bogor, Januari 2009
Prof. Dr. Ir. E. Gumbira Sa’id MA. Dev Pembimbing I
Dr. Yoharmus Syamsu, MSi Pembimbing II
SURAT PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul : PENGARUH PENAMBAHAN SENYAWA MERKAPTAN PADA KARET ALAM (Hevea brasiliensis) DALAM FASA PADAT Adalah asli karya saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Januari 2009 Yang Membuat Pernyataan
Nama
: Juli Romaito Situmorang
NRP
: F34104011
BIODATA PENULIS
Penulis dilahirkan di Lubukpakam pada tanggal 25 Mei 1984. anak kelima dari delapan bersaudara dari ayah bernama K. Situmorang dan ibu S. Br. Hutasoit. Penulis menyelesaikan pendidikan dasar di Sekolah Dasar Negeri 104241 Syahmad, Lubuk Pakam pada tahun 1998. Pada tahun yang sama penulis melanjutkan ke Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Negeri 1 Lubuk Pakam dan lulus pada tahun 2001. Penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah Umum 1 Lubuk Pakam hingga lulus pada tahun 2004. Penulis kemudian mendapatkan Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada tahun 2007, penulis melaksanakan Praktek Lapang di PTPN II. Tanjung Morawa - Medan dengan judul “Mempelajari Aspek Teknologi Proses Produksi Kelapa Sawit di PTPN II Tanjung Morawa - Medan”. Penulis melaksanakan penelitian akhir di Balai Penelitian Teknologi Karet (BPTK), Bogor dari bulan April hingga awal September 2008 dan menyusun skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan Senyawa Merkaptan pada Karet Alam (Hevea brasiliensis) dalam Fasa Padat”, sebagai salah satu syarat untuk mendapat gelar sarjana pada Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Juli Romaito Situmorang. F34104011. Pengaruh Penambahan Senyawa Merkaptan pada Karet Alam (Hevea brasiliensis) dalam Fasa Padat. Di bawah bimbingan E. Gumbira Sa’id dan Yoharmus Syamsu. 2008
RINGKASAN Karet alam mengalami peningkatan nilai viskositas selama proses pengangkutan dan penyimpanan. Fenomena alami tersebut dinamakan pengerasan selama penyimpanan, storage hardening, yang disebabkan oleh reaksi ikatan silang antara gugus aldehid pada rantai molekul poliisoprena dengan gugus aldehid terkondensasi yang ada di dalam bahan bukan karet atau yang ada pada rantai polimer karet. Gejala ini menimbulkan kesulitan bagi konsumen dalam proses produksi barang jadi karet. Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat dilakukan penambahkan bahan pemantap viskositas karet alam yang dapat menghambat terbentuknya ikatan silang pada rantai molekul karet alam. Karet viskositas mantap diperlukan oleh konsumen sebab dengan viskositas mantap tidak diperlukan proses premastikasi yang memerlukan energi sebesar 33-35% dari total energi yang diperlukan untuk pembuatan kompon barang jadi karet. Adanya proses tanpa premastikasi akan meningkatkan hampir dua kali hasil output dari campuran kompon. Disamping itu juga akan meningkatkan konsistensi dalam pencampuran kompon dan viskositas dari karet komponnya. Dampaknya akan mengurangi kegagalan mutu selama pengolahan menjadi barang jadi karet. Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh penambahan bahan pemantap viskositas karet terhadap sifat kemantapan karet dengan variasi perlakuan penambahan dosis Cureo TS, variasi suhu dan waktu pada ekstruder. Dosis Cureo TS adalah 0 %, 5%, 10%, dan 15%. Penelitian utama bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan Cureo TS pada variasi suhu (100 0C, 120 0C, 140 0C) dan waktu (3 menit, 4 menit, 5 menit) terhadap kemantapan karet. Uji-uji yang dilakukan meliputi uji Po (plastisitas awal), PRI (Plasticity Retention Indeks), ASHT (Accelerated Strorage Hardening Test), dan uji viskositas Mooney. Selama ini belum ada penelitian tentang penambahan Cureo TS sebagai bahan pemantap pada karet. Pemilihan Cureo TS sebagai bahan pemantap karena dapat bereaksi dengan gugus karbonil baik aldehid maupun keton. Reaksi antara merkaptan dengan gugus karbonil terjadi melalui dua tahap. Produk awal dari reaksi yaitu hemi merkaptal atau hemi merkaptol akan bereaksi lagi dengan gugus merkaptan, baik secara spontan maupun menggunakan katalis untuk menghasilkan merkaptal atau merkaptol. Partikel karet di dalam lateks mengandung gugus aldehid yang terikat pada rantai cis-poliisoprena karet alam. Gugus aldehid pada karet diperkirakan dapat bereaksi dengan gugus merkaptan yang biasanya ditambahkan ke dalam karet sebagai peptizer. Gugus aldehid akan
bereaksi dengan merkaptan membentuk hemi merkaptal. Hemi merkaptal akan berekasi lebih lanjut dengan merkaptan membentuk merkaptal. Di dalam pembuatan karet viskositas mantap, merkaptan biasanya terkandung dalam peptizer dengan nama dagang Cureo-TS. Jika dalam pengolahan karet digunakan peptizer sebagai pelunak maka secara tidak langsung penggunaan peptizer tersebut dapat membuat karet menjadi mantap karena gugus tiol akan memblokade gugus aldehid membentuk tioasetal, sehingga tidak akan terbentuk gel. Akibatnya viskositas karet tidak akan mengalami peningkatan selama penyimpanan sehingga karet menjadi mantap. Dari data yang didapat diketahui bahwa pada semua perlakuan nilai Po berkisar antara 43 hingga 53, sedangkan nilai Po untuk kontrol adalah antara 46.5 hingga 53. Nilai tersebut menunjukkan bahwa nilai Po mengalami penurunan jika dibandingkan dengan kontrol. Penurunan nilai Po terjadi pada suhu 140 oC, dengan dosis Cureo TS 15 % dan waktu 5 menit. Nilai tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu yang digunakan untuk mencampur Cureo TS dengan karet maka kemantapan karet akan semakin menurun. Nilai PRI menunjukkan selisih plastisitas karet sebelum dan sesudah pengerasan sebagai akibat dari penyimpanan yang dipercepat. Dari hasil yang diperoleh secara keseluruhan dapat dilihat bahwa, nilai PRI adalah diantara 40-50. Hal tersebut menunjukkan bahwa ada pengaruh penambahan Cureo TS terhadap kemantapan karet. Nilai tersebut menunjukkan bahwa karet yang dihasilkan lebih mantap dari sebelumnya. Dari seluruh data yang ada terjadi penurunan ASHT, nilai optimal ASHT adalah maksimal delapan, dan sebagian besar karet yang telah disemprotkan Cureo TS memiliki nilai ASHT di bawah delapan. Menurut Refrizon (2003), apabila suatu sampel karet mempunyai nilai kenaikan ASHT sebanyak delapan unit atau kurang (setara dengan kenaikan nilai VR sebanyak 9-12 unit), akan dinyatakan sebagai karet viskositas mantap. Nilai tersebut menunjukkan bahwa karet yang telah disemprotkan Cureo TS mengalami peningkatan kemantapan viskositas. Berdasarkan perlakuan dari ketiga variasi waktu dapat dilihat nilai ASHT yang baik yaitu pada waktu lima menit. Pada waktu 5 menit nilai yang diperoleh dengan variasi dosis 0% = 8.00, 5% = 7.00, 10% = 4.50, dan 15% = 5.00. Nilai ASHT yang diperoleh pada waktu lima menit tersebut dengan variasi dosis Cureo TS 0%, 5%, 10%, dan 15% berturut-turut semakin menurun. Semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk menghomogenkan karet pada ekstruder maka semakin sempurna reaksi yang terjadi pada waktu proses ekstruksi antara Cureo TS dan karet.
Juli Romaito Situmorang.F34104011. The effects of Mercaptan in Solid Phase Natural Rubber (Hevea brasiliensis). Supervised by E.Gumbira Sa’id and Yoharmus Syamsu.2008
SUMMARY Natural rubber had increasing viscosity while in transportation process and storage. This natural phenomenon called hardening, storage hardening, the process that happen in storage caused by cross bonding reaction in poly isoprene molecular chain with the aldehide that condense in non rubber substances or in rubber polymer chain. This symptom give disadvantages for consumer in processing rubber based products. To overcome this problem, the addition of rubber viscosity stabilizer could block the form of cross bonding on rubber molecular chain Stabilized viscosity rubber demand by the consumers because with the stabilized viscosity the premastication process is unnecessary, this process consumed 33-35% of the total energy needed to make rubber compound. Processing without the premastication will increase almost twice of the capacity in compound mixing. Besides it will also increase the consistency in compund mixing and viscosity of the rubber compound. The effect will reduce the scrap amount in processing rubber based product. The purpose of this research is to learn the effect of rubber viscosity stabilizer addition to the rubber stability with the variation of Cureo TS addition dosage, extruder temperature and time variation. The Cureo dosages that were used are 0%, 5%, 10%, and 15%. The main research designated to find the effect of Cureo TS addition on temperature addition (100oC, 120oC, 140oC) and time (3 minute, 4 minute, 5 minute) to the rubber stability. The test that done were chemical characteristics includes Po (Early Plasticity) and Pa (End Plasticity); PRI (Plasticity Retention Indeks); dan ASHT (Accelerated Strorage Haredening Test). The phisical characteristics test wit the Mooney viscosity test. Until now there no riset about the addition of Cureo TS as a stabilizer in rubber. The decision on using Cureo TS as stabilizer because it can react with the carbonyl group whether with the aldehide or keton. Reaction between merkaptan with the carbonyl group happen in two steps. The early product of the reaction is the hemi merkaptal or hemi merkaptol will react with the merkaptan group,either it is spontaneously or using catalyst to produce merkaptal or merkaptol. Rubber particle in latex contain aldehid group that bound to the cis-poly isoprene chain of rubber. The
aldehid group in rubber expected to reacted with the merkaptan group that ussually added to rubber as peptizer. The aldehid group will react with merkaptan and form hemi merkaptal. Hemi merkaptal will react with merkaptan and form merkaptal. In the making of stabilized viscosity rubber, merkaptan usually contained in peptizer with the trade name Cureo TS. If in the rubber processing peptizer used as softener than the indirect use of peptizer could make the rubber stabile because the tiol group will blockade the aldehid group to form tioacetal, so there will be no gel forming. This will cause the rubber viscosity no increasing while in storage so the rubber becomes stabile. From the data it was found that from all treatment the Po number between 43 until 53. While the Po number for control are between 46.5 until 53. This number show that the Po number decrease compare with the control. The decreasing of Po number happens on 140oC, with the Cureo TS dosage of 15% and in 5 minute. The number show that the higher the temperature and the longer the time that was used to mixed Cureo TS with rubber that the rubber stability will be decreasing. The PRI number shows the selisih between rubber plasticity before and after the hardening as the effect of accelerated storage. From the result in general could be seen that the PRI number is between 40-50. This condition shows that there is an effect of the addition of Cureo TS on rubber stability. The numbers show that the rubber was more stable than before. From all the data show that there was a decreasing of ASHT, the optimal number of ASHT was eight, and most of the rubber that already sprayed with Cureo TS had ASHT number under eight. According to Refrizon (2003), if there is a sample that has increasing number of ASHT for eight unit or less (equal with the increasing of VR for 9-12 unit), will be said that the rubber viscosity is stabile. That number show that the rubber sprayed with Cureo TS was increase it’s viscosity stability. Based on the time variation could be seen that the good ASHT number is on five minutes. In the five minutes the number that obtain from the variation dosage 0%=8.00, 5%= 7.00, 10%=4.50, and 15% = 5.00. The ASHT number that obtain in the five minutes time with the variation Cureo TS dosage 0%, 5%, 10%, and 15% is decreasing. The longer the time needed to homogenize rubber on extruder than the more perfect the reaction that happen in the extrusion process between Cureo TS and rubber.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan Karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Penambahan Senyawa Merkaptan pada Karet Alam (Hevea brasiliensis) dalam Fasa Padat”. Dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi, penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. E. Gumbira Sa’id, MA. Dev selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan skripsi ini. 2. Dr. Yoharmus Syamsu, MSi selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan arahan dalam penulisan skripsi ini. 3. Dr. Ono Suparno, STP, MT selaku dosen penguji 4. Keluarga tercinta : Bapak, ibu, adik – adik dan kakak – kakakku yang telah memberikan doa, motivasi, dan kasih sayang terutama kakakku Eva yang sabar dan setia membiayai kuliah sampai penulis lulus. 5. Teh Yati, mbak Hani, mbak Santi, mbak Woro, mbak Desi, Mbak Tri, Mbak Sumi, Pak Aos, Pak Nata, Mas Syarif, Mas Ijal, Pak Ridwan, dan Teh Vera dan seluruh karyawan BPTK yang telah banyak membantu. 6. Teman-teman seperjuangan di BPTK : Jatmiko, Restu Yulia T (Tutu), Ghany, Desty, dan Novi. 7. Anak – anak ITB (Inn Triplekz Buitenzorg) : Mirsa, Ade, Galih, Rini, Venty, Sondang, Ida, Ayu, Desly, Ruth, Tea, Wulan, Irna dan Uci atas kebersamaan baik susah maupun senang. 8. Gun2ku, Rin, Irawan Suryawijaya, Noviana (ndut), Ivon, Wahyu, Uswatun, Fajri, Erwin Hamonangan Gultom, Dego serta teman-teman TIN 41 yang tidak dapat penulis sebutkan semua atas persahabatan dan kebersamaan selama ini.
i
9. Sahabatku Rita Melayanti dan yang selalu setia memberikan dorongan dan semangat selama penelitian sampai penulis menyelesaikan skripsi. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat membangun dari semua pihak berkaitan dengan skripsi ini. Akhirnya penulis berharap agar skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Bogor, Januari 2009 Penulis
ii
