\~
Prosiding PertemuanIlmiah SainsMateri III Serpong,20 -21 Oktoher 1998
ISSN1410-2897
PENGARUH TEPUNG SAGU TERHADAP SIFAT FISIK DAN PENGUSANGAN FILM LATEKS KARET ALAM IRADIASI Sudradjat Iskandar, Made Sumarti Karda, daD Isni Marliyanti Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi , BATAN
ABSTRAK PENGARUH TEPUNG SAGU TERHADAP SIFAT FISIK DAN PENGUSANGAN FILM LATEKS KARET ALAM IRADIASI. Untuk memodifikasi sifat film lateks karet alam iradiasi, telah dilakukan percobaan .Pengaruh penambahan bahan pengisi berupa tepung sagu pada lateks karet alam iradiasi terhadap sifat fisika clan pengusanganfilm karet keringnya. Untuk itu telah dibuat dengan pencampur magnet satu seri campuran lateks alam iradiasi (LKAI)- tepung sagu (S) denganberbagai kadar S. Cuplikan bcrupa film diperoleh dcngan metoda penuangan LKAI-S di ataskaca. Analisis pengaruh komposisi clan pengusangan dilakukarl dcngan alat uji fisik sterograph clanSEM. Pengusanganfilm dilakukan di dalam ruangan, di dalam tanah, clandi atas tanah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sifat LKAI dapat dimodifikasi denganpenambahantepung sagu, clanfilm campuran LKAI-S relatip stabil hila disimpan di dalam ruangan, clanmudah terdegradasihila disimpan diatas tanah atau di dalam tanah.
ABSTRACT EFFECT OF SAGO POWDER ON PHYSICAL PROPERTIES AND DEGRADATION OF IRRADIATED NATURAL RUBBER LATEX FILM. To modify the properties of irradiated natural rubber lateks(INRL), characterization of the effect of sago powder (S) on physical properties and natural ageing of INRL film have beendone. A series of INRL-S mixture with various S concentration have beenprepared by using a magnetic stirrer. Film samplewas made by casting the latex on a glass plate. Characterization were done by using sterograph tensile testerand SEM. Ageing of samples were caried out in the room, on the ground. and under ground. The experimental results showed that the properties of INRL could be modified by adding sago powder. and the film of INRL-S is relatively stable when it was stroraged in room condition while it was easy degraded when storaged in or on the ground.
PENDAHULUAN Penelitian vulkanisasi lateks karet alam dengan radiasi sinar gamma telah lama dilakukan oleh beberapa peneliti. Beberapa kemajuan telah dicapai diantaranya telah diperolehnya dosis iradiasi optimum [1], diperolehnya beberapa bahan pemeka yang dapat menumnkan dosis iradiasi vulkanisat [2-4] dan yang ternkhir telah ditemukannya metoda pengurangankadar protein yang dapat mengganggu kulit pemakai produk barangjadi karet dari lateks karet alam iradiasi (LKAI) [5]. LKAI menghasilkanproduk-produkbarangjadi karet yang tidak bersifat toksik [6) sehingga aplikasinya bisa dipakai untuk pembuatanbalon, dotbayi, kateter,sarong tangan bedah, kondom daDsebagainya.Pada penelitian ini dipelajari pengamh penambahanbahan pengisi pada LKAI yang kompatibel dengan tubuh manusia dan mudah terdegradasi secara biologi yaitu bempa tepung sagu.Tepungsaguyang berasaIdari singkong merupakan polimer alam berharga murah sehingga pemakaiannya tidak hanya dapat memodifikasi sifat fisik/mekanik film LKAI, tetapi juga dapat menumnkan ongkos produksi barangjadi karet. Tepung sagu juga biasa dipakai sebagai bahan pengisi pada pembuatan karet busa dengan menggunakan bahan dasar lateks vulkanisat konvensional.
Disamping itu juga dipakai sebagaibahan pengisi untuk pembuatan balon, sarong tangan untuk romah tangga atau untuk industri [7]. Dengan penambahan tepung sagu, diharapkan sifat fisika film LKAI yang dapat termodifikasi dan stabilbila di simpandi ruangan, mudah terdegradasi di lingkungan seperti sifat karet alamnya, dapat menuronkan ongkos produksi, tidak bersifat toksik, daD dapat dipakai untuk membuat barang jadi karet seperti balon, sarong tangan untuk romah tangga atau industri, propipet, kateter,dotbayi, samngjari, kulit tiruan, topeng, daDsebagainya.Makalah ini melaporkan pengaroh komposisi daD pengusangan terhadap sifat fisika LKAI yang diberi pengisi tepung sagu, analisis mikroskopik dan fraksi gel.
TATA KERJA DAN METODE Bahan. Lateks karet alam diperoleh dari PTP XI Pasir Waringin, Jawa- Barat. Tepung sago diperoleh clari super market HERO. Benzenp.a. dipakai sebagaipelarut.
Penyiapansampel.
Prosiding PertemuanIlmiah SainsMateri 1/1 ,\'erpong,20 -21 Oktober 1998 Lateks karet alam dengan bahan pemeka nonnalbutyl acrilat sebanyak 2 psk (bagian per seratus bagian karet) dii radiasi dengan dosis 35 kGy. Lateks karet alam iradiasi (LKAI) selanjutnya di campur dengan tepung sagupada suhu kamar dengan menggunakan pengaduk magnet selama 30 menit.. Kadar tepung sagu yang di t.ambahkanbervariasi dari 0, 5, 10, sampai dengan 20 % kemudian dibuat film dengan menuangkanLKAI ke atas pelat kaca dengan ukuran lOx 15 cm pada suhu kamar. Film LKAI yang terbentuk selanjutnya di rendam dalam air dingin selama 24 jam untuk menghilangkan bahanbahanyang mudalllarut dalalll air, dikeringkan pada subu kamar selama 48 jam dan kemudian pengeringan dilanjutkan dengan dipanaskan di dalam ovenpada suhu 70°C selama I jaln.
ISSN 1410-2897
~
... :)
~ Q.
C
& to G
r: ~ Q.
-~
0
5
10
15
20
KadarSagu,% Gambarl.
Pengaruh sagu terhadap tegangan putus, perpanjangan putus, daD modulus-600 film
Pengujianpengusangan film LKAI-S. Pengujian pengusangan dilakukan pada film
LKAI-S yang diperoleh setelah melalui proses pengeringan daD disimpan di ruangan pada suhu 2732°C daD ke-lembaban 53-77%, didalam tanah dengan kedaIaJnan10cm daTipermukaan daDpHnya sekitar 7, 1, daD di alas tanah dengan suhu antara 25-32°C.
Pen~jian teganganputus,modulus-600,daDperpanjanganputusfilm LKAI. Pen~iian teganganputus, modu1us-600,daD perpanjangan putusdilakukanberdasarkanpactaASlM 0412.
Pengujiankekerasanfilm LKAL Kekerasan sampel di uji dengan menggunakan alat tekan shore A dengan merk Zwick berdasarkan pada ISO/R868.
Pengujianpell)anjangantetapfilm LKAL Sifat perpanjangan tetap sampel diuji dengan mengukuf perbandingan selisih ukuran panjang setelah dan sebelmnsampeldiregangkan 100% selama24 jam. Pengujian fraksi gel film LKAI. Fraksi gel sampel ditentukan dengan metode gravimetri setelah sampel di rendam dalam benzen selarna I minggu pactasuI1Ukamar.
Analisis morfologi film LKAL
Gambar 2a. SEM mikrograf permukaan patahan film LKAI-S dengankadarsagu. (I) 0 %, (2) 5 %, (3) 10 %. daD(4) 20 %.
Tepung sago dicampur dengan lateks karet aIam
Analisis morfologi sampelsecaramelintang iradiasi (LKAI) dengan kadar padatan 50% daD telah dilakukandenganmenggunakanalat SEM tipe JSM T- disimpan selama 6 bulan, sedangkan tepung sagoyang 300,buatanJEOL. Ppatahansampeldi perolehdengan ditambahkan sampai 20%. Dari basil percobaan pendahuluan, kadar tepung sago maksimal yang dapat metodeperendaman dalamnitrogencair.
BASIL DAN PEMBABASAN. Pengamhkadar tepun~ sago.
Sudradjat /.\'kandar dkk
ditambahkanke dalam LKAI adalah 20%, Icbih dari 20 % lateksnya menggumpal daDtidak dapat di buat film. Pada Gambar I terlihat bahwa perpanjangan putus daD tegangan putus film LKAI berkurang sedangkan modulus -600 bertambah dengan ber-
301
Pro...idingPertemuanIlmiah SainsMateri III Serpong,20- 21 Oktober1998 tambahnya kadar sagu. PactaGambar 2 terlihat bahwa kekerasanfilm LKAI bertambahsedangkanfraksi gel dan perpanjangan tetapnya cenderung tidak terlihat nyata perubahannya dengan bertambahnya kadar sagu. Perubahan-perubahan sifat fisika/mekanik film LKAI berhubungan erat dengan ikatan antara sesamamolekul karet daD ikatan molekul karet dengan molekul tepung sagu. Ikatan antara sesama molekul karet alam terlihat pada fraksi gel film LKAI, sedangkan ikatan antara molekul karet alam dengan molekul sagu terlihat secara visual pada morfologinya (Gambar 2a). KulVa fraksi gel padaGatnbar 2. relatif tidak berubahdenganpenambahan tepung sagu. Hal ini menunjukkan bahwa ikatan antara sesama molekul karet alam tidak terpengaruhi oleh keberadaan molekul tepung sagu, berarti ikatan antara molekul tepung sagu dengan molekul LKAI merupakan ikatan adllesi. Gambar 2a. adalah mikrograp SEM patahan melintangdari film LKAI-S dengankadar sagu 0,5, 10, dan 20 % dengan perbesaran 2000 x. Pada gambar tersebutterlihat bahwa karet alam iradiasi (Gambar 2a 1) mempakan saturasakontinyu tunggal sehinggamemiliki tegangan polus dan perpanjangan polus yang tinggi, sedangkanpada Gambar 2a (2-3-4) terlihat tepung sagu dengan diameter yang bervariasi ter-distribusi pada matrik karet alam iradiasi. Dengan bertambahnya kadar tepung sagu, ikatan ant.'lra molekul karet alam dengan molekul saguberkurang. Hal ini terlihat padapermukaan patahan melintang film LKAI-S dengan kadar sagu 10 dan 20 % diman.'ltampak beberapagranulat tepung sagu pada rnatrik karetalam yang tidak terikat secarasempurna dan adanya rongga diantara granulat -granulat tepung sagupadarnatrik karetalam iradiasi. Hal ini menunjukkan bahwa tepung sagu dengan karet alam iradiasi tidak kompatibel. Dengan bertambahnya kadar tepung sagu menyebabkanikatan-ikatan yang tidak sempurnaantara molekul sagu dan karet aJam iradiasi dan rongga-rongga yang terbentuk semakin banyak, sehingga tegangan porus maupun perpanjangan porus film LKAI menjadi berkurang. Naiknya kekerasan dengan bertambahnya tepung sagu disebabkan tepung sagu berfungsi sebagai bahan pengisi pada matrik film LKA1, dengan demikian bertambahnya kadar tepung sago kekerasan film LKAI juga meningkat. Dengan adanya granulat tepung sagu pada rnatrik karetalam iradiasi mengakibatkankaretalam iradiasi menjadi sulit untuk diregangkan, sehingga diperlukan gaya peregang yang lebih besar untuk meregangkan film LKAI berarti modulusnya meningkat dengan bertambahnya kadar sagu.
Pengaruhpengusangan. pengaruh pengusangan terhadap sifat fisik/ mekanik film LKAI-S sangat menentukan penggunaan LKAI-S sebagaibahan dasarbarangjadi karet. Apabila film LKAI-S mudahterdegradasi saat penyimpanan di ruangan.makaLKAI -Stidak dapatdi pakai sebagaibahan
302
ISSN1410-2897
0
4
.8
12
w.kt~i'~nyimpa~n.mil1ggu Gambar 3.
Pengaruh penyimpanan di dalam ruangan terhadap tegangan putus film LKAI-S
98
~ .96 ~01
=..-J{"'--' ::
~ ~ 94
,1-- 0~
~
$a~\J
If:
I *5 %sagu 92'
..to
%sagu
*20 %sagu
90~'. 0
4
8
f2
waktu penytmpan8r). ming9U Gambar 3a.
.
16
Pengaruh penyimpanan di dalam ruangan terhadap fraksi gel film LKAI-S
waktu p8ny1mP8nan. mtng~(j
Gambar 4
Pengaruh penyimpanan di dalam tanah terhadap tegangan putus film LKAI-S
dasarbarnngjadi karetkarenabarangjadi karetnya mudah msak. Kemsakan film LKAI -S ini tidak hanya dapat terlihat pada tegangan putusnya tetapi juga bisa terlihat dari jumlah fraksi karet yang terlamt dalam pelamtnya atauyang disebutfraksi gel. SemakinbanYaknyamolekul karetalam yang terurai ataumsak, maka fraksi karetalam yang terlamt akan semakin banyak. Dengan demikian dengan semakin banyaknya karet yang terlamt maka fraksi gel film LKAl-S menjadi berkurang. Hubungan pengamh penyimpanan di dalam
SudradjatIskandar dkk
Pro.\'iding Pertemuan Ilmiah .\'ains Materi III .\'erpong, 20 -21 Oktober 1998
ISSN 1410-2897
ruangan selama 16minggu terhadapteganganputus daD fraksi gel film LKAI-S basil percobaanditunjukkan pada Gambar 3 daD 3a. Pada kedua gambar tersebut terlihat bahwa teganganputus dan fraksi gel film LKAI-S dengan kadar sago 0,5, 10 sampai dengan 20 % relatifstabil selama(x:nyimpanan16minggu. Dengan dernikianLKAIS cenderung dapat dipakai untuk menjadi barang jadi karet yang sesuai dengan sitar fisik yang dimilikinya. Untuk menentukan sitar ramah lingkungan dari produk barangjadi karet yang berasal dari LKAI-S dapat dilihat 100
~'
9S(~~~.~",~~::':!S, ~ ..' 00 i'~'-~-
IO~ ...' ~--
-:::::~::" K'"~" ...~" '"'
'8 90
'
~~ LL III
"---,
~,~8i '\'
851-
'"
\~'\ '-
"
111".-aU\
ooj
...,
0
,
4
8
,
,-
12
waklu penylmpanan,
18
minggu
Gambar 4a .Pengaruh penyimpanan di dalam tanah terhadap [raksi gel film LKAI-S
dari penyimpananfilm LKAJ-S di atastanah dan di dalam taoab. Hubungan pengaruhpenyimpanan di dalam tanah selama 16 minggu terhadap tegangan putus clan fraksi gel film LKAJ-S basil pengamatanterlihat padaGarnbar4 clan 4a, sedangkan pengaruh penyimpanan di atas tanahnya terlihat pada Gambar 5 clanSa.Padagambargambar tersebut terlihat bahwa tegangan putus maupun fraksi gelnya berkurang dengan bertambahnya lama waktu penyimpanan baik yang disimpan di dalam tanah maupunyang disimpan diatas taoah. Penyimpanan film LKAI-S di atas tanah jauh lebih mudall terdegradasi dibandingkan dengan penyimpanan di dalam taoah. Hal ini terlihat pada pengukuran tegangan putus film LKAIS yang disimpan di atas tanah hanya bisa dilakukan sampai penyimpanan 2 minggu, lebih dari 2 minggu di atastaoab sifat fisik/mekaniknya tidak dapat diukur lagi karena sudah rusak. Kerusakan film LKAI-S yang disimpan di atas tanah jauh lebih mudah dibandingkan dengan penyimpanan di dalam tanah, karena interaksi film LKAJ dengansinar matahari dan uclaradi-sekitarnya terjadi secaralangsung. Mekanisme kerusakan film LKAI-S dapat di gambarkan secaraskematik sebagaiberikut : Tahap inisiasi
R*
RH
R-- +
25.
°2
+
..
H* RO* 2
Tahap propagasi .20
RO* +
,~:::~:-~C~':::~;l~~:
Q.
~
2
.. " 15
RH
~ K 18'-
Tahap
'5
Q. C
.l
term inasi
R* +
4,n ~ c
ROOH
0
2
I waktupenylmpanan. minggu
(iambar 5.
Pengaruh penyimpanan di ata.~tanah terhadap tegangan putus film LKAI-S
R*
R*
ROOH
. .
RO*
+
OH*
Pada tahap inisiasi film LKAI-S pertama berinteraksi secaralangsung atau tidak langsung dengan sinar matahari yang menghasilkan radikal bebas pada molekul karet (R*) daDgugus hidrogen (H*), daDdiikuti dengan reaksi oksidasi dengan oksigen daTi udara
sekitarnya sehingga membentuk gugus peroksida (RO2*). Tahap berikutnya mernpakan tahap propagasi yaitu gugusperoksida berinteraksi dengan molekul karet alam lain sehingga menghasilkan gugus hidroperoksida (ROOH) dan radikal barn dari molekul karet roam iradiasi
1
0
waktu penylmpanan, mlnggu Gambar Sa. Pengaruh penyimpanan di aL'lStanah terhadap frak!'i gel film LKAI-S
Sudra4;atIskandar pkk
2
(R *), sedangkanpada tabapberikutnya merupakantahap terminasi yaitu bereaksinya sesamaradikal bebas karet roam (R*) dan ternrainya gugus hiw'operoksida (ROOH) menjadi gugus karbonil (RO*) dan hidroksil (OH*). Reaksi-reaksi propagasi yang menghasilkan gugusgugus hidroksil daD karbonil tersebut terns bertambah sehingga kernsakanpada film LKAI bertambah dengan bertambahnya waktu penyimpanan. Sebagaidata pendukung pada percobaanini basil analisis gugus fungsi daTi film LKAI dengan meng-
303
~
ProsidingPertemuanIlmiah SainsMateri III ISSN1410-2897
Serpong, 20 -21 Oktoher 1998
KESIMPULAN DaTi data basil percobaan dapat disimpulkan bahwa penambahan tepung sago dapat memodifikasi sifat fisik/mekanik latekskaretalam iradiasi (LKAI). Sifat tegangan putus daD perpanjangan putus film LKAI berkurang , sedangkan modulus-600 daDkekerasannya bertambah, dan perpanjangan tetapnya tidak begitu terpengamh dengan bertambahnya tepung sago. Film LKAI-S stabil hila disimpan di ruangan daD mudah terdegradasihila di simpan ill atasatau di dalam tanah.
-
..
DAFTARPUSTAKA
.~
[1]. MINOURA, Y., and ASAO M., "Studies on ,Gamma Rays Irradiation of Natural Rubber Latex. The Effect of Organic Halogen Compound on Crosslinking by Gamma Irradiation", Journal of Applied Porymer Science,5 (1961)401. [2]. CHEN, and MAKUUCm K., "n -Butyl Acrylate as a Sensitizer for Radiation vulcanization of Natural Rubber Latex", Proceeding of the International Symposium on Radiation Vulcanization of Natural Rubber Latex,JAERIM 89-228(1990)326. [3]. DAVENDRA R., and MAKUUCm K.," Combination Effect of CarbonTetrachloride with 2 -Ethylhexyl Acrylate as a Sensitizer for Radiation Vulcanization of Natural Rubber Latex", Proceeding of the International .Symposium on Radiation Gambar 6. Spektrum FTIR dari film lateks karet alam Vulcanizationof Natural Rubber Latex, JAERI iradiasi. (a) sebelum penyimpanan, (b) setelah M 89-228(1990)290. penyimpanan diatas tanah selama 6 hari, dan (c) setelah penyimpanan di dalam tanah [4]. ISKANDARS.,MAKUUCHI K, YOSHllF., and ISmGAKI I., "Combinationof n -Butyl AcrygunakanLKA yang diiradiasi sampai2S kGy, telah diteliti late and Neopentylglycol Diacrylate as Senpada penelitian terdahulu [8] sebelum dan setelah sitizer for Radiation ViJ]canization of Natural penyimpanan llninggu diatas tanah dandi dalam tanah Rubber Latex", Risalah Pertemuan Ilmiah dengan menggunakan FTIR yang ditunjukkan pada Aplikasi Isotop dan Radiasi dalam Bidang Gambar6., Gambar6a. adalah spektrumFfIR untuk film Industri dan Hidrologi,Jakarta,3-4 Desember LKAI sebelmnpenyimpanan, Gatnbar6b. spektrumFfIR (1992)423436. setelallpenyimpanan I rninggu diatas tanah daDGambar [5]. ANONIM, Minutes the 14th Steerting 6c. spektmm FTIR setelah penyimpanan I minggu di Committee Meeting Bilateral researchCodalam tanall. Padagmnbar-gambar tersebut.terlihat bahwa operation in the Field of Radiation Processing setelah penyimpanan I minggu film LKAI mengalami between National Atomic Energy Agency, pembahan-perubahan gugus-gugus fungsi. Hal ini Indonesia and Japan Atomic Energy Research terlihat dengan terbentuknya ikatan rangkap, hidroksil Institute,Japan,Jakarta 30 June-2July 1997.[6]. daD karbonil pada daerah-daerah bilangan gelombang NAKAMURA A.,IKARASmy, TSUCHIYAT., 4300cm-', l732cm-J.1660cm-J,dandiantara 1500-400 and KANIWA M., "Radiation Vulcanized cm -Jsepertiyang terlihat pada spektrum-spektrumFTIR RubberLatexis Not Cytotoxic",Proceeding of Jmnlah gugusikatan rangkap, hidroksil daDkarbonil yang the International Symposium on Radiation terbentuk selama penyimpanan pada film LKAI yang Vulcanization of Natural Rubber Latex, disimpan di atas tanah lebih banyak dibandingkan JAERI M 89-228(1990)79. denganyang disimpan di dalam tanah. Pembahangugus [7]. BLACKLEY D. C.,High PolymerLatices, their fungsi ini erat hubungannya dengan pembahan sifat Science and Technology, Testing and Applitrekanik film LKAl.
-
..
ProsidingPerlemuan Ilmiah SainsMateri III Serpong,20- 21 Oktober1998 cation, Maclaren & Sons Lill.,
London,
ISSN 1410-2897 2
(1%6)613-615,555. (8). SUDRADJAT I., ISNI M., MADE S. K., ANIK., dan KADARIJAH, "Studi Degradasi Film Karet Alam Iradiasi di Lingkungan", Proceedings Seminar Sains dan Teknologi Nuklir, PJYrN-BATAN, Bandung (1997) 263
Sudradjat Iskandar. dkk
305
