RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET)

RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET) Intisari dari buku (Science and technology of Rubber, edited by James E. Mark ) dengan tambahan referensi dari berbagai sumber By. Muhammad Akhsin Muflikhun

2015/10/19

Pengertian dari karet/rubber • Adalah material yang memiliki sifat elastis dengan bentuk rantai carbon yang disebut polymer. Penggabungan antara elastis dan polymer ini disebut elastromer. Dalam bahasa umum elastromer disebut dengan Rubber.

2015/10/19 Source: Engineering with Rubber. How to design rubber components. Edited by Alan N. Gent, 1992

2

Klasifikasi Rubber • Natural Rubber Disebut dengan Latex, merupakan sari dari getah pohon Hevea brasiliensis dengan rumus Poly isoprene (C5H8). • Synthetic Rubber Rekayasa teknologi untuk membentuk rantai carbon dengan sifat seperti Rubber. Memiliki banyak varian. Source: Engineering with Rubber. How to design rubber components. Edited by Alan N. Gent, 1992 2015/10/19

3

Natural Rubber • Bahan dari Latex. Pada teknologi modern, latex alami dalam proses pembuatan produk lanjutan dicampur dengan diberi tambahan komponen untuk menambah sifat baru didalam sifat aslinya, seperti*; a) b) c) d) e) f)

Thickning agent Vulcanizing agent Fillers Dispersing agents Emulsifying agents Compounding agents

2015/10/19 Source: Polymer Science; Introducing to Fibre Science and Rubber Technology , by Utpal Kumar Niyogi, 2007

4

a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

k) l) m) n) o) p) q)

SYNTHETIC RUBBER Styrene – Butadiene Rubber (SBR) : Anti abrasi dan mampu memberi kestabilan pada roda karet saat di campur dengan Latex. Polybutadiene : Sebagai ban Truck berat saat dicampur dengan Latex dan SBR. Nitrile Rubber (NBR) : automotive industri, resistan terhadap Oli, Bensin, dan senyawa kimia. Chloroprene Rubber (CR) : Kuat secara mekanis, tahan terhadap tekanan, tahan api, awet, kualitas standard untuk seal di oli atau bahan bakar. Ethylene- Propylene Rubber : Bahan campuran Latex dan SBR pada ban sebagai penahan saat tekanan tinggi dan mampu lentur. Butyl Rubber (IIR) : Digunakan dalam proses vulkanisir. Chlorobutyl Rubber : Seal pada tabung oksigen atau gas. Polysulfide Rubber (TR) : Campuran cat agar cepat kering. Liquid Polysulfides : Sebagai seal di pesawat terbang atau kapal selam. Silicone Rubber (SI) : cocok dipakai di kondisi/temperatur eksterm dengan kelemahan di tensile strength yang rendah. Dipakai di rudal. Fluorocarbon Elastomers : Gasket dan O-ring pada pesawat terbang. Thermoplastic Elastomers (TPE) : Wire insulation. Thermoplastic Polyurethanes : Rantai mobil salju. Styrene thermoplastic elastomers : Penyaring UV dan tempearatur udara. Ethylene - propylene copolymers (EPM) : Penyaring UV. Polyether – polyester TPE : Komponen mesin mobil Polyether- polyamide copolymers : Gear dan kabel.


5

Penggunaan Rubber


6

Styrene – Butadiene Rubber (SBR) SBR adalah jenis yang paling banyak digunakan sebagai campuran Latex karena: Harga murah, Good abrasion, memiliki struktur lebih homogen dibanding Latex. Struktur SBR adalah copolymer dengan nama styrene (CH2CHC6H5) dan 1,3-butadiene (CH2CHCHCH2) Komposisi dari Styrene adalah 23.5% total dengan perbandingan (1 styrene dilingkari dengan 6 atau 7 butadine) SBR dapat di buat dengan emulsion polymerization dan solution polymerization. SBR dapat dibuat dalam kondisi panas (±50°C) atau dalam kondisi dingin (±4°C).


7

Styrene – Butadiene Rubber (SBR)


8

Polybutadiene

•Proses pembuatan Polybutadiene berasal dari : polymerization recipe yielding 90% in 2 hours at 50°C is, benzene 85 ml; butadiene 15 ml; (i-C4H9)3Al 50 mg and TiI4 25 mg. •Glass transmision dari Polybutadiene dalam range temperature (-70° to - 100°C). •Vulkanisasi Polybutadiene menggunakan sulphur levels (1.0 to 2.5 phr). •Polybutadine memiliki angka kekenyalan yang lebih baik di temperature ruangan. Kompensasi dari sifat itu, polybutadiene memiliki nilai tear resistance, tack, dan tensile strength yang kecil. •Perbandingan sifat baik dan jelek ini membuat polybutadiene jarang digunakan dalam wujud yang independen tetapi selalu di gabung dengan elastomer yang lain. 2015/10/19 9 Source: Polymer Science; Introducing to Fibre Science and Rubber Technology , by Utpal Kumar Niyogi, 2007

Polybutadiene


10

•

•

•

2015/10/19

Ethylene- Propylene Rubber (EPR) Merupakan gabungan dari Ethylene dan Propylene dengan proporsi (50/50 sampai 65/35).

Ada 2 jenis The Standard Binary Copolymers (EPM) dan unsaturated ternary copolymers (EPDM). EPM dapat di gabung dengan peroxide, sedangkan EPDM dapat digabung dengan sulphur dan rubber accelerators biasa seperti tetramethyl thiuramdisulphide (TMTDS) dengan diaktifasi dengan mercaptobenzothiazole (MBT).11

Source: Polymer Science; Introducing to Fibre Science and Rubber Technology , by Utpal Kumar Niyogi, 2007

• •

•

•

Butyl Rubber (IIR) Pertama kali di temukan dan diproduksi tahun 1942. Butyl Rubber secara komersial di pasarkan dengan rumus copolymerizing isobutylene dengan campuran sejumlah kecil isoprene 1-3% dari keseluruhan rantai monomer.

Cara pembuatan Butyl Rubber adalah menggunakan metode polymerisasi di larutan solvents seperti methyl chloride. Persenyawaan ini dilakukan dalam kondisi dingin (± -100°C) dengan menggunakan katalis Friedel-Crafts seperti AlCl3 dan BF3. Pada proses manufaktur, kemurnian senyawa sangat penting agar didapatkan berat molekular yang tinggi kuantitasnya. Ciri terbaik dari Butyl Rubber adalah jumlah N-butene harus kurang dari 0.5% dan kemurnian isoprene harus lebih dari 95%.


12

Mechanical Properties of Rubber 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. – 1. 2. 3.

Tear Strength Ultimate Tensile Strength Modulus Elasticity Elongation Impact Thoughness Density water absorption viscosity process temperature melt flow index (MFI) Specific Gravity Hardness Thermal Properties

1. 2. 3. 4. 1. 2. 3.

Maximum Use Temperature Glass Transition Temperature Thermal Conductivity Coefficient of Thermal Expansion (CTE) Electrical Properties Electrical Resistivity dielectric strength relative permittivity

2015/10/19 Source: Zorge, Rubber Precision Parts

13

TEAR STRENGTH TEST

VIDEO

2015/10/19 Source: Zorge, Rubber Precision Parts

14

2015/10/19 Source: Clifton Rubber

15

MECHANICAL PROPERTIES (TENSILE STRENGTH) OF VARIOUS ELASTOMER

2015/10/19 Source: Clifton Rubber

16

MECHANICAL PROPERTIES

2015/10/19 Source: Characteristic Properties of Silicone Rubber Compounds, Shin-Etsu Sillicone, 2005

17

MECHANICAL PROPERTIES


18

MECHANICAL PROPERTIES (Pembesaran)


19

MECHANICAL PROPERTIES (Thermal Conductivity)


20

Polarity

Source: Rubber Compounds, A Market Opportinity Study, R. Brentin and P. Sarnacke, OMNI Tech International. 2011 2015/10/19

21

MECHANICAL PROPERTIES OF VARIOUS ELASTOMER

2015/10/19

22

Kebutuhan akan RUBBER

Source: Rubber Compounds, A Market Opportinity Study, R. Brentin and P. Sarnacke, OMNI Tech International. 2011 2015/10/19

23

Harga RUBBER

2015/10/19 Source: Rubber Compounds, A Market Opportinity Study, R. Brentin and P. Sarnacke, OMNI Tech International. 2011

24

Pabrik RUBBER Dunia


25

Riset Terkini


26

Polymerization • Polymerization RUBBER adalah reaksi kimia, dimana molekul carbon yang kecil bergabung dengan molekul yang lebih besar untuk membentuk rantai karbon. • Pada umumnya, rubber yang ada dipasaran terdiri dari elastomer dan zat penambah. Zat penambah ini bisa menjadi zat pengisi ruang kosong diantara molekul rubber atau sebagai alat vulkanisir. Tujuan ditambahkan zat penambah adalah untuk memberikan nilai lebih dari physical properties sebuah rubber. 2015/10/19 Source: Yokohama Rubber , 2008

27

POLIMERISATION

VIDEO 1

2015/10/19 Source: Yokohama Rubber , 2008

VIDEO 2

RODA KARET

2015/10/19

Komposisi Tire

2015/10/19 Source: Yokohama Rubber , 2008

TEKNOLOGI RODA KARET • Roda sudah dikenal sejak 5000 tahun yang lalu • Roda sebagai elemen penting kendaraan untuk mempermudah bermanuever

• Friction Force Roda karet 2015/10/19 Source: Tire modeling, Lateral and Longitudinal Tire Force, G. Erdogan, 2009

Roda Ideal dan Aktual

Ideal

2015/10/19 Source: Tire modeling, Lateral and Longitudinal Tire Force, G. Erdogan, 2009

Aktual

Effective Radius


Bagian-bagian Roda

2015/10/19

Proses Pembuatan Roda Karet 1. Mencampur carbon blacks, elastomers dan penambahan campuran kimiawi dengan e ggu aka Ba ur Mi er . 2. Mencampur antara benang baja dan benang karet dan kemudian di coating dengan campuran rubber 3. Proses penekanan antara Treads dan componen Sidewall. 4. Perakitan manual dari componen dalam roda karet dengan menggunakan tire building a hi es . Dalam proses ini ada 4 tahap: Inner liner, Beads, Tread, dan Tire Building. 5. Vulcanizing atau mencetak Ban Karet dengan Memberikan tekanan dan Heat Treatment. 6. Penyelesaian Final, meliputi; Inspeksi, Storage, dan pengiriman. Termasuk proses inspeksi adalah perbaikan jika ada bagian yang cacat. 2015/10/19 Source: Tire manufacturing process, http://tirefailures.com

VULCANIZATION of RUBBER

2015/10/19 Source: Tire manufacturing process, http://tirefailures.com

Tire Manufacturing

2015/10/19 Source: Tire manufacturing process, http://tirefailures.com

Proses Pembuatan Roda Karet

VIDEO

2015/10/19

Kerusakan pada saat pembuatan Ban Karet • Proses pembuatan ban yang tidak clean dan terstandard dengan baik dapat mengakibatkan cacat pada Ban Karet, antara lain: 1. Kontaminasi dari bahan diluar komponen ban, antara lain; Pecahan besi, kayu, kaca. 2. Cacat produksi yang diakibatkan adanya ruang udara antar Ikatan baja diakibatkan sulitnya proses pelapisan antara ikatan benang baja dengan Karet. 2015/10/19 Source: Tire manufacturing process, http://tirefailures.com

Pengetesan Roda


Pengetesan Roda

2015/10/19 Source: Tire Testing & Evaluation, Nevada Automotive Test Center (NATC)

Pengetesan Roda

2015/10/19 Source: Flat-trac Tire Test System, MTS USA, 2014

42

Pengetesan Roda Pengukuran Statis 1. Pengukuran berat dari casing roda. 2. Pengukuran Ketebalan . 3. Pengukuran tread hardness. 4. Pengukuran ukuran roda secara manual. 5. Pengukuran statik stiffness dalam proses radial. 6. Pengukuran dan menganalysa jejak dari ban. • Pengukuran kontak yang terjadi antara distribusi tekanan pada roda bagian bawah yang menempel dengan lantai. 1. Pengukuran kekuatan dengan keretakan yang terjadi pada puncak ban. • Menentukan kehandalan casing dengan memberikan tekanan melalui air. 1. Pengukuran kekuatan dari casing ban tubeless terhadap friksi dengan rem • Pengukuran dari kedalaman dan ketinggian dari wear indikator. 1. Pengukuran dari luasan yang tertekan pada tyre bead. 2. Pengukuran terhadap tekanan roda. 3. Pengukuran terhadap resistansi pada permukaan listik. Dynamic Test • Speed Test 1. Endurance Tyre Test 2. Special Dynamic Measurement Tes Roda Pada Kondisi Nyata 1. Wearing Test 2. Spesial Test, terdiri dari a. Subjective Test b. Objective Test


Tire Force Test

VIDEO 1 2015/10/19

Materi Tambahan Standardisasi Rubber Proses standardisasi Rubber berdasarkan pada Parts per hundred parts of rubber (phr). Rumusannya adalah sebagai berikut: Material

phr

Raw rubber

100

Sulphur

0-4

Zinc oxide

5

Stearic acid

2

Accelerator

0.5-3

Antioxidant

1-3

Filler

0-150

Plasticizer

0-150

Other additives

0-

2015/10/19 Source: Virtual Education in Rubber Technology, Elastomeric Materials, M. Poikelispää2007

Perbedaan ThermoPlastic Elastomer (TPE) dengan Rubber TPE

Rubber

Belum melewati fase Transisi Temperatur Glass

Sudah melewati Fase Transisi Temperatur Glass

Mechanical dan Physical Properties tidak berubah

Mechanical dan Physical Properties berubah

Proses lebih simple

Proses lebih rumit

Proses menggunakan temperature lebih rendah (< 130 - 160°C)

Proses menggunakan temperatur lebih tinggi (> 160°C)

Proses lebih sederhana tanpa vulcanization (Setelah proses pencairan atau pemanasan temperatur langsung dimasukkan dalam cetakan dan didinginkan)

Proses dimulai dengan pencampuran elastomer dengan zat additves diikuti dengan vulcanization untuk merubah properties dari Rubber.

Viscositas lebih kecil

Viscositas lebih besar


Perbedaan ThermoPlastic Elastomer (TPE) dengan Rubber


Thermoplastic Elastomer vs Thermosetting Elastomer

VIDEO 1 2015/10/19

VIDEO 2

Proses Recycle Dari Rubber Kind of Recovery Repair

Recovery Process Retreading Regrooving Use as weight

Product Reuse Physical Reuse

Use of form Use of properties Use of volume Tearing apart

Physical Material Reuse

Processing to crumb Chemical Thermal

Energy Reuse 2015/10/19

Cutting Reclamation Pyrolysis Combustion Incineration

Source: Virtual Education in Rubber Technology, Elastomeric Materials, M. Poikelispää2007

Terimakasih

RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET)

Recommend Documents