STATISTICAL REVIEW OF CALCIUM NITRATE COAGULANT ON THE NATURAL RUBBER LATEX FILM STRENGTH

Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-3 Yogyakarta, 29 Oktober 2014

STATISTICAL REVIEW OF CALCIUM NITRATE COAGULANT ON THE NATURAL RUBBER LATEX FILM STRENGTH Ihda Novia Indrajati, Indiah Ratna Dewi Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik, Badan Pengkajian Kebijakan, Iklim, dan Mutu Industri Kementerian Perindustrian RI email: [email protected]

ABSTRACT Statistical analysis had been used to study the effect of calcium nitrate Ca(NO3)2 (CaN) as coagulant onto the properties of natural rubber latex involving film thickness (h), swelling ratio (Q), tensile strength (TS), elongation at break (EB) and modulus 300% (M300). CaN concentration (in ethanol 95%) varied from , 5, 10, 15, 20, 25 and 30% (w/v). Calcium carbonate (30% w) were added into each variation as detacking agent. Single-coagulant dipping was applied to produce NRL film and vulcanization was held by steam 90 °C for 30 min. Swelling test had been conducted by immersion in toluene within 24 h at 25±2 °C in a closed bottle. Statistical analysis used in this work consisted of Pearson correlation and linear regression. The results showed CaN concentration gave very low correlation with TS and M300 with non-significant correlation coefficient. EB gave low correlation but with significant coefficient. High correlation was given by EB, Q and h. Linear regresion could be used to predict the behavior of EB, Q and h because their slope were not zero. Experimental data followed normal distribution because the Skewness/Kurtosis (S/K) ratio lied within value of -2< S/K<2. Keywords: coagulant dipping, calcium nitrate, latex film, statistical analysis

289

Tinjauan statistik pengaruh koagulan kalsium nitrat ..., Ihda Novi I. dan Indiah Ratna D.


TINJAUAN STATISTIK PENGARUH KOAGULAN KALSIUM NITRAT TERHADAP KEKUATAN FILM LATEKS KARET ALAM Ihda Novia Indrajati, Indiah Ratna Dewi Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik, Badan Pengkajian Kebijakan, Iklim, dan Mutu Industri Kementerian Perindustrian RI email: [email protected]

ABSTRAK Penelitian ini bertujuan mempelajari secara statistik pengaruh koagulan kalsium nitrat Ca(NO3)2 (CaN) terhadap sifat fisis dan kekuatan film lateks karet alam (LKA) yang meliputi ketebalan film (h), rasio swelling (Q), kuat tarik (TS), perpanjangan putus (EB) dan modulus 300% (M300). Konsentrasi CaN (dalam etanol 95%) divariasi 0, 5, 10, 15, 20, 25 dan 30% (b/v) dan pada masing-masing konsentrasi tersebut ditambahkan kalsium karbonat 30% sebagai detacking agent. Film LKA dibuat dengan pencelupan tunggal dan divulkanisasi menggunakan uap pada suhu 90 °C selama 30 menit. Pengujian swelling dilakukan dengan perendaman dalam toluena selama 24 jam pada suhu 25±2 °C pada botol tertutup. Analisa statistik meliputi korelasi Pearson serta regresi linier. Hasil analisa statistik menunjukkan konsentrasi CaN mempunyai korelasi sangat rendah dengan TS dan M300. Koefisien korelasi kedua variabel tidak signifikan. EB memberikan korelasi rendah, namun koefisien korelasinya signifikan. Korelasi tinggi diberikan oleh konsentrasi CaN dengan Q dan h. Regresi linier dapat digunakan untuk memprediksi perilaku EB, Q dan h karena slope tidak bernilai nol. Data eksperimen terdistribusi normal karena rasio Skewness/Kurtosis (S/K) berada pada rentang -2< S/K<2. Kata kunci: pencelupan koagulan, kalsium nitrat, film lateks, analisa statistik


290


PENDAHULUAN Karet alam dari pohon Hevea brasiliensis yang tersusun atas cis-poliisoprena merupakan sumber utama karet alam karena memiliki sifat fisis yang baik (Nawamawat et al., 2011). Lateks karet alam (LKA) merupakan sistem dispersi aqueous dari partikel karet dan non karet. Fraksi karet pada LKA segar berkisar 36%, 5% fraksi non karet terdiri atas protein, lipid dan gula, sedangkan sisanya 59% adalah air (Sansatsadeekul et al., 2011). Komponen non karet memegang peranan penting dalam stabilisasi partikel lateks dan dalam kontribusi pada sifat-sifat NR (Nawamawat et al., 2011). Proses sentrifugasi dan pemakaian surfaktan pada pemekatan LKA mengurangi fraksi non karet (Yip and Cacioli, 2002; Ho, 2013). Partikel karet LKA segar terdiri dari inti berupa hidrokarbon karet (cispoliisoprena), dilindungi oleh membran yang tersusun atas lipida(terutama lesitin) dan protein (terutama α-globulin) (Zhong et al., 2009; Nawamawat et al., 2011; Sigh et al., 2014).Permukaan partikel LKA mengandung muatan positif dan negatif. Muatan negatif dihasilkan sebagai akibat ionisasi gugus karboksilat pada molekul fosfolipida, sedangkan muatan positif dibangkitkan oleh asam amino dari protein (Sansatsadeekul et al., 2011). Protein dan lipida berperan penting dalam stabilisasi koloidal LKA. Jika kestabilan terganggu maka LKA rawan terhadap koagulasi. Partikel karet pada lateks kebun distabilisasi

melalui

protein

dan

fosfolipida

yang

terjerap

(adsorbed),

dimanamenunjukkan karakteristik amfoterik (Santipanusopon and Riyajan, 2009). Koagulasi spontan dapat terjadi pada lateks segar karena aktivitas bakteri dan enzim, serta dapat pula sebagai akibat interaksi lipida pada permukaan partikel karet dengan ion kalsium dan magnesium pada lateks sehingga mengurangi jumlah anion karboksil dan pada gilirannya akan mengurangi stabilitas dispersi koloidal. Amonia ditambahkan kedalam LKA untuk mencegah koagulasi (Zhong et al., 2009; Booten et al., 2011). Pada LKA pekat stabilisasi koloidal terutama diberikan oleh sabun asam lemak rantai panjang hasil hidrolisa fosfolipid. Sabun asam lemak rantai panjang tidak hanya sensitif terhadap derajat keasaman (pH) tetapi juga terhadap ion logam bermuatan tinggi seperti kalsium, magnesium dan seng (Ho, 2013). Peranan protein pada stabilisasi LKA kurang vital (Santipanusopon and Riyajan, 2009).

291



Lateks pekat telah dimanfaatkan secara luas untuk membuat berbagai produk berbasis lapisan film (lapisan tipis) yang dibuat melalui proses pencelupan (dipping). Proses tersebut mendominasi hampir 60% dari total penggunaan LKA (Defader et al.,1999). Sarung tangan bedah, kondom dan balon mainan merupakan contoh produk yang dihasilkan melalui proses pencelupan. LKA mempunyai kandungan padatan yang tinggi sehingga memerlukan jumlah pencelupan lebih sedikit untuk mencapai tebal yang dibutuhkan bila dibanding dengan larutan polimer (Ho, 2013). Struktur mikro karet alam berbeda dengan karet sintetis, dimana pada koagulum masih terdapat substituen non karet. Interaksi senyawa non karet dengan rantai poliisoprena akan meningkatkan sifat mekanik, sedangkan beberapa antioksidan seperti asam amino, fenol dan fosfolipida pada senyawa non karet tersisa memberikan efek stabilitas pada karet alam (Zhong et al., 2009). Proses pencelupan secara umum meliputi perendaman cetakan dalam kompon lateks kemudian diikuti dengan penarikan sedemikian sehingga terbentuk deposit lateks yang seragam pada cetakan (Blackley, 1997; Sikong et al., 2012; Sighet al., 2014). Pembuatan film karet memerlukan pengetahuan aspek koloidal dan stabilitas dispersi LKA, serta fenomena permukaan yang terjadi pada beberapa lapisan antara dalam sistem seperti solid-polimer, polimer-polimer, polimer-air dan polimer udara (Ho, 2013).Kriteria penting dalam pembuatan film LKA adalah memperoleh lapisan tipis dengan ketebalan seragam dan kekuatan yang optimal. Dalam proses pencelupan dikenal pencelupan langsung (straight dipping) dan pencelupan koagulan (coagulant dipping). Pencelupan langsung tidak menggunakan bahan-bahan penolong untuk menghasilkan deposit lateks pada permukaan cetakan. Viskositas lateks serta kemampuannya untuk membasahi cetakan sangat menentukan kualitas film yang dihasilkan (Blackley, 1997). Pencelupan koagulan menggunakan larutan elektrolit meningkatkan kemampuan lateks untuk membasahi (wet ability) permukaan cetakan sehingga diperoleh ketebalan film yang merata (Sikong et al., 2012). Kalsium nitrat (Ca(NO3)2) dan kalsium khlorida (CaCl2) merupakan elektrolit yang banyak digunakan (Blackley, 1997; Sikong et al., 2012) dalam pencelupan koagulan. Peranan koagulan (kalsium nitrat dan kalsium khlorida) pada proses pencelupan lateks iradiasi telah dipelajari oleh Defader et al. (1999). Disebutkan bahwa kenaikan konsentrasi koagulan meningkatkan ketebalan film dan tegangan putus, namun tidak mempengaruhi perpanjangan putus.


292


Pada publikasi ini akan ditinjau pengaruh kalsium nitrat sebagai koagulan pada berbagai variasi terhadap ketebalan film, sifat tegangan putus, perpanjangan putus, modulus 300% dan ketahanan terhadap fluida (swelling) dari sudut pandang statistik melalui korelasi Pearson dan regresi.

BAHAN DAN METODE Bahan Penelitian Bahan-bahan penelitian meliputi lateks pekat KKK 60% (Medan Super), nano precipitated calcium carbonate NPCCA-601 (Shandong), ZnO (Brataco), Ionol, ZDEC, sulfur, kalsium nitrat (Ca(NO3)2) merek Dipcal (Yukalac), darvan, kalsium karbonat (CaCO3), etanol teknis 95% (lokal) dan aquades. Alat Penelitian Peralatan yang dibutuhkan dalam penelitian meliputi ball mill, tangki pencelup, cetakan gelas, alat pemvulkanisasi dengan uap air. Cara Penelitian Pembuatan Kompon dan Maturasi Kompon film karet dibuat dengan mencampur LKA pekat (KKK 60%) dan dispersi bahan aditif dalam sebuah gelas piala.Dispersi bahan-bahan aditif dibuat menggunakan ball milldengan konsentrasi 50% w/w air. Komposisi kompon film lateks disajikan padaTabel 1. Tabel 1. Komposisi kompon film lateks Bahan LKA KKK 60%

293

Komposisi (phr) 100,0

Dispersi ZnO

5,0

Dispersi Ionol

2,0

Dispersi ZDEC

1,2

Dispersi NPCC

4,0

Dispersi Sulfur

1,0



Campuran diaduk selama 15 menit dengan kecepatan sedang. Perlu diperhatikan dalam proses pengadukan agar tidak menimbulkan buih. Kompon kemudian diperam (maturasi) selama 72 jam pada kondisi tertutup. Pembuatan Film LKA dan Vulkanisasi Larutan koagulan Ca(NO3)2(CaN) dibuat dengan konsentrasi sesuai variasi (5,10,15,20,25 dan 30%w) dalam etanol 95%. Pada larutan tersebut ditambahkan kalsium karbonat (CaCO3) 30% sebagai bahan detacking. Kalsium karbonat tidak larut pada campuran tersebut sehingga harus diaduk terlebih dahulu sebelum digunakan. Pada penelitian ini film LKA dibuat menggunakan proses sekali celup (single dip) dengan proses sebagai berikut: cetakan gelas dibersihkan dari kotoran yang menempel. Selanjutnya cetakan dicelupkan dalam larutan koagulan dan cetakan dibiarkan mengering setelah diangkat. Langkah selanjutnya pencelupan dalam kompon film selama 5 detik. Penarikan cetakan dari tangki celup dilakukan secara perlahan. Film yang terbentuk pada permukaan cetakan kemudian dikeringkan dan divulkanisasi menggunakan uap air (steam) pada suhu 90°C selama 30 menit. Vulkanisat film LKA dilepaskan dari cetakan dan disimpan dalam ruang kondisi untuk proses pengujian. Untuk masing-masing variasi konsentrasi kalsium nitrat dibuat tiga kali ulangan film untuk reprodusibilitas. Pengujian Sifat Mekanik dan Ketahanan terhadap fluida (Swelling) Sifat mekanik meliputi kuat tarik (TS), perpanjangan putus (EB) dan modulus 300% (M300) diuji menggunakan alat tensile tester sesuai dengan SNI ISO 37. Ketebalan film (h) diukur menggunakan dial gauge dengan ketelitian 0,001 mm. Pengujian ketahanan film LKA terhadap pengaruh fluida (swelling) dilakukan dengan merendam contoh uji berukuran 2x2x0,2 cm dalam toluena pada suhu 25±2°C selama 24 jam dalam kondisi tertutup. Berat contoh uji sebelum (M0) dan sesudah perendaman (Mt) ditimbang. Ketahanan terhadap fluida dinyatakan dalam rasio swelling (Q) yang dihitung menggunakan persamaan 1 (Mostafa et al., 2009). …………………………………. (1) dimana M0 dan Mt secara berurutan adalah berat contoh uji sebelum dan sesudah perendaman.


294


Analisa Statistik Pengaruh konsentrasi CaN terhadap sifat fisis film LKA dianalisa menggunakan perangakat lunak SPSS 16. Variabel independen adalah konsentrasi CaN, sedangkan variabel dependen meliputi TS, EB, M300, Q dan h. Diasumsikan diantara variabel dependen tidak ada hubungan. Korelasi Pearson digunakan untuk menganalisa seberapa kuat hubungan antara variabel dependen dengan independen. Analisa tersebut menghasilkan koefisien korelasi Pearson (r) yang nilainya bergerak pada rentang -1< r <1, dimana semakin mendekati +1 maka hubungan kedua variabel akan sangat tinggi (Santosa dan Ashari, 2005). Koefisien korelasi bernilai positif berarti perubahan variabel independen menyebabkan kenaikan variabel dependen, sedangkan bila bernilai negatif berlaku sebaliknya. Seberapa besar perubahan variabel dependen dapat dijelaskan oleh variabel independen dianalisa melalui koefisien determinasi (R2). Perilaku masing-masing variabel dependen terhadap perubahan variabel independen digunakan regresi. Dalam publikasi ini akan ditinjau regresi linier dengan bentuk umum seperti pada persamaan 2. ……………………………………….. (2) y, a, b dan x secara berurutan adalah variabel dependen, konstanta (intercept), koefisien regresi (slope) dan variabel independen. Kesesuaian model regresi linier diuji menggunakan uji F.

HASIL DAN PEMBAHASAN Statistik Deskriptif Tabel 2 menyajikan statistik deskriptif yang mencakup nilai minimum, maksimum, mean dan standar deviasi Tabel 2. Statistik deskriptif Variabel

Min.

Maks.

TS

12,165

28,006

20,553

4,302

EB

648,031

884,252

743,082

54,118

0,871

2,484

1,670

0,343

Q

310,762

427,967

370,626

21,415

H

0,057

0,255

0,197

0,058

M300

295

Mean

St. Deviasi



Analisa Korelasi Hubungan antara variabel dependen dengan variabel independen dapat melalui scatter plot pada Gambar 1. Scatter plot merupakan gambaran korelasi antara kedua variabel, sedangkan ukurannya dinyatakan dalam koefisien korelasi (r). Gambar 1a

menunjukkan korelasi yang lemah antara konsentrasi CaN (variabel

independen) dengan kuat tarik (variabel dependen). Gambar 1c menunjukkan korelasi negatif antara konsentrasi CaN dengan modulus 300%. Kedekatan antara variabel independen dengan variabel dependen dapat dilihat dari koefisien korelasinya (r) sebagai keluaran dari analisa korelasi Pearson. Koefisien korelasi (r) hasil analisis korelasi Pearson 2-tailed disajikan pada Tabel 3. Koefisien r untuk konsentrasi CaN dengan TS adalah 0,119 yang dikategorikan lemah. M300 memiliki koefisien r negatif sehingga kenaikan konsentrasi CaN akan menurunkan M300, namun korelasinya tergolong rendah. Q dan h menunjukkan korelasi yang kuat terhadap konsentrasi CaN. Signifikansi koefisien korelasi ditentukan dengan membandingkan antara P dengan α, dikategorikan signifikan bila P<α. Bila α sebesar 5%, maka koefisien korelasi untuk hubungan konsentrasi CaN dengan EB, Q dan h adalah signifikan menurut statistik. Signifikansi r menurut statistik berarti data hasil pengamatan cukup menyediakan bukti untuk menolak H0 koefisien korelasi populasi adalah nol, oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa koefisien korelasi populasi tidak sama dengan nol (Taylor, 1990). Tabel 3. Koefisien korelasi (r) dan koefisien determinasi (R2) r

Sig. (P)

R2

TS

0,119

0,496

0,014

EB

0,395

0,019#

0,156

M300

-0,253

0,142

0,064

Q

0,763

0,000#

0,583

h

0,826

0,000#

0,681

Variabel

Koefisien korelasi merupakan pengukuran abstrak dan tidak memberikan intepretasi yang tepat. Untuk dapat lebih mengintepretasikan r digunakan koefisien


296


determinasi (R2), yang diperoleh dengan mengkuadratkan koefisien korelasi. Hubungan antara konsentrasi CaN dengan TS mempunyai R2 sebesar 0,014 yang berarti 1,4% perubahan TS dapat dijelaskan oleh perubahan konsentrasi CaN.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) Gambar 1. Scatter plot hubungan konsentrasi CaN dengan (a) TS, (b) EB, (c) M300, (d) Q dan (e) h

297



Analisa Regresi Analisa regresi digunakan untuk memprediksi perilaku variabel dependen dengan data variabel independen (prediktor). Analisa korelasi bertujuan mengukur kedekatan

hubungan

linier

antara

variabel-variabel.

Koefisien

korelasi

mengindikasikan kedekatan data dengan pencocokan (fitting) kurva linier. Hasil analisa regresi disajikan pada Tabel 4. Tabel 4. Koefisien regresi, uji F dan uji t Uji t

Koefisien F

Variabel a

Sig. (p)

b

t-a

Sig.

t-b

Sig.

TS

19,797

0,050

0,474

0,495

14,985

0,000

0,688

0,496

EB

711,446

2,109

6,116

0,019

46,273

0,000

2,473

0,000

1,798

-0,009

2,265

0,142

17,541

0,000

1,505

0,142

Q

346,460

1,611

46,062

0,000

80,961

0,000

6,787

0,000

h

0,126

0,005

70,607

0,000

12,347

0,000

8,403

0,000

M300

Untuk menguji model linier yang dipilih tepat atau tidak dalam memprediksi perubahan variabel dependen dilihat dari nilai tes F yang memberi indikasi model tersebut sesuai atau tidak. Bila α=5%, maka baik model regresi linier untuk TS dan M300 tidak sesuai (pada Tabel 4 diperoleh p>0,05). Regresi linier sesuai untuk memprediksi perubahan EB, Q dan h karena p<0,05. Sehingga dapat disusun persamaan regresi linier untuk EB, Q dan h dalam persamaan 3, 4 dan 5 secara berurutan. ……………………… (4) ……………………….. (5) …………………………… (6) Masing-masing koefisien (a dan b) pada persamaan 4, 5 dan 6 diuji signifikansinya menggunakan uji t. Dari Tabel 4 dapat dilihat bahwa untuk EB, Q dan h masingmasing koefisien signifikan (p<0,05). Dengan demikian konsentrasi CaN (CCaN) merupakan prediktor yang baik untuk ketiga variabel dependen tersebut.


298


Normalitas Distribusi Data Gambar 2 menyajikan Histogram yang menggambarkan distribusi variabel dependen dibandingkan dengan kurva distribusi normal. Seluruh histrogram (Gambar 2a-e) mengikuti distribusi normal namun ditemukan outlier. Normalitas juga dapat

dilihat

melalui

bentuk

grafik

histogram

pada

Gambar

2

dengan

mempertimbangkan skewness (S) dan kurtosis (K). Data akan terdistribusi normal jika rasio S/K berada pada nilai -2<S/K<+2.Tabel 5 menunjukkan rasio S/K untuk seluruh variabel dependen berada pada rentang -2 hingga +2, artinya data untuk masing-masing variabel dependen terdistribusi normal.

(a)

(b)

(c)

(d)

(e) Gambar 2. Histogram (a) TS, (b) M300, (c) EB, (d) Q dan (e) h

299



Tabel 5. Skewness dan Kurtosis Skewness (S)

Kurtosis (K)

Rasio S/K

TS

-0,452

-0,893

0,506

EB

0,676

0,693

0,975

M300

-0,461

0,611

-0,755

Q

0,137

2,282

0,060

h

-1,472

1,.041

-1,414

Variabel

Keterkaitan Hasil Analisa Statistik dengan Sifat Lapisan Film Lapisan film diperoleh dengan menginduksi koagulasi partikel karet pada permukaan cetakan. Koagulasi merupakan proses yang tidak dapat

balik

(irreversible) dan erat kaitannya dengan destabilisasi koloidal LKA (Sigh et al., 2014). Menurut Singh et al. (2014) kualitas lapisan film karet yang terbentuk sangat dipengaruhi oleh kinetika proses koagulasi dan koalisi. Sehingga pembahasan terkait kualitas film dan sifat-sifatnya berpusat pada kedua hal tersebut.

(a)

(b)

Gambar 3. Ilustrasi interaksi koagulan dengan LKA LKA merupakan koloid hidrofobik yang sensitif terhadap elektrolit. Elektrolit dengan konsentrasi tinggi atau dengan ion bermuatan besar akan mempercepat destabilisasi LKA (Ho, 2013a). Partikel karet bermuatan negatif dan dipisahkan satu dengan lainnya dengan gaya elektrostatis (Schlögl et al., 2014). Pada pencelupan koagulan menggunakan CaN sebagai elektrolit, permukaan cetakan akan dilapisi oleh


300


CaN seperti ilustrasi pada Gambar 3a. Ion Ca2+ akan mendifusi kedalam bulk lateks dan beraksi menetralkan gaya elektrostatis sehingga tolakan elektrostatis antar partikel karet akan menurun. Akibatnya diatas konsentrasi kritis koagulasi akan terjadi koagulasi lateks yang sangat cepat (Schlögl et al., 2014; Singh et al., 2014) seperti ilustrasi pada Gambar 3b-i. Proses tersebut kemudian diikuti dengan koalisi partikel karet (Gambar 3bii) yang juga terjadi secara cepat dan pada akhirnya membentuk lapisan film kontinyu (Gambar 3b-iii). Maturasi kompon lateks juga berkontribusi pada kualitas lapisan film yang dihasilkan. Saat pemvulkanisasi dicampurkan kedalam lateks maka proses pravulkanisasi mulai berjalan. Pra-vulkanisasi dapat merupakan kontrol ikatan silang yang diperlukan pada vulkanisasi final sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dan kestabilan terhadap pengusangan film lateks (Ho, 2013). Ho and Khew (1999) menyatakan bahwa struktur partikel lateks pra-vulkanisasi dipengaruhi oleh difusi zat pemvulkanisasi kedalam fasa karet dan reaksinya dengan molekul karet membentuk ikatan silang. Bila kecepatan difusi lebih besar daripada reaksi vulkanisasi akan terbentuk partikel lateks yang terikat silang secara homogen. Namun kenyataannya kecepatan reaksi vulkanisasi lebih besar daripada difusi reaktan, akibatnya ikatan silang terbentuk lebih dahulu pada permukaan partikel sebelum reaktan mendifusi masuk kedalam inti (core) partikel. Hal ini mendorong terbentuknya struktur dimana inti partikel yang belum divulkanisasi diselimuti oleh selubung (shell) molekul karet yang terikat silang, sedangkan pada inti (core) tidak tervulkanisasi. Struktur partikel seperti tersebut dapat runtuh (collapse) pada saat pembentukan film dan menghasilkan morfologi film lateks yang berlubang. Ketebalan film lateks yang dihasilkan dipengaruhi oleh kecepatan difusi ion Ca2+ dengan terjadinya koalisi partikel. Film bertambah tebal seiring dengan waktu ion Ca2+ mendifusi kedalam lateks. Koalisi partikel akan menurunkan luas penampang lintang serum dimana Ca2+ dapat mendifusi, dan membentuk lapisan karet yang tidak tembus (impermeable). Akibatnya kecepatan difusi Ca2+ menurun. Hasil analisa statistik menunjukkan hubungan linier dalam arah positif antara konsentrasi CaN dengan ketebalan film. Defader et al. (1999) memperoleh hasil serupa, dimana kenaikan konsentrasi CaN meningkatkan ketebalan film. Pada konsentrasi tinggi maka lapisan koagulan yang terbentuk pada permukaan cetakan lebih tebal sehingga lapisan film yang diperoleh akan lebih tebal juga. Bila ion Ca2+ lebih banyak tersedia pada permukaan cetakan maka akan semakin banyak yang pula yang mendifusi kedalam

301



partikel karet dan menghasilkan lapisan film yang lebih tebal. Selain konsentrasi CaN, pembentukan ikatan silang pada maturasi kompon lateks juga berkontribusi pada tebal film yang dihasilkan. Jika 68,1% perubahan tebal dapat dijelaskan oleh variasi konsentrasi CaN, maka sisanya sebanyak 31,9% diperkirakan merupakan kontribusi dari proses pembentukan ikatan silang. Film lateks mencapai integritas dan kekuatannya hanya dengan koalisi pada lapisan antar muka partikelnya tanpa adanya ikatan pada lapisan antar muka tersebut seperti ikatan hidrogen, ionik atau kovalen. Oleh karena itu kuat tarik film lateks akan meningkat dengan kenaikan ikatan silang pada rantai punggung polimer sampai sedemikian hingga menghambat proses koalisi partikel (Lee, 2005). Pada kondisi terbentuk ikatan silang yang terlalu banyak pada permukaan partikel lateks pravulkanisasi maka proses koalisi akan terhambat dan film terbentuk tidak sempurna. Partikel hanya akan terikat bersama secara individu tetapi tidak sebagai satu kesatuan (koalisi). Akibatnya bila film dikenai beban maka ikatan silang yang menghubungkan antar partikel individu dapat putus. Penjelasan tersebut sesuai dengan hasil analisa korelasi bahwa perubahan kuat tarik hanya dapat dijelaskan oleh variasi konsentrasi CaN sebanyak 1,4% dengan koefisien korelasi yang sangat rendah dan tidak signifikan secara statistik karena CaN hanya berperan dalam proses koagulasi partikel. 98,6% perubahan kuat tarik dimungkinkan merupakan kontribusi dari pembentukan ikatan silang pada partikel lateks pra-vulkanisasi. Perpanjangan putus terkait dengan kekakuan (stiffness) film lateks. Kekakuan dapat ditimbulkan oleh kerapatan ikatan silang yang tinggi atau jumlah partikel yang besar. Oleh karena itu ada keterkaitan konsentrasi CaN dengan perpanjangan putus meskipun korelasinya rendah dan hanya 15,6% perubahannya yang dapat dijelaskan oleh variasi konsentrasi CaN. Disamping koagulasi, pembentukan ikatan silang intra- dan inter partikeljuga turut memberikan kontribusi pada sifat perpanjangan putus. Penjelasan yang sama untuk modulus 300%. Distribusi bahan pengisi dalam matriks lateks juga dapat merupakan faktor yang mempengaruhi kuat tarik, perpanjangan putus dan modulus. Permeabilitas pelarut (solvent) dalam film karet alam bergantung pada penyerapannya (absorption) dan kerapatan ikatan silangnya. Pelarut berpenetrasi kedalam matrik lateks dan mengisi ruang kosong (void) diantara partikel, baik partikel karet maupun partikel bahan pengisi maupun ikatan silang. Statistik menunjukkan adanya hubungan linier yang kuat antara rasio swelling dengan konsentrasi CaN dengan arah yang positif. Dalam hal tersebut semakin banyak partikel karet yang


302


terkoagulasi maka kemungkinan terbentuk void juga semakin besar yang artinya penyerapan pelarut juga akan semakin besar pula.

KESIMPULAN Kosentrasi CaN mempunyai korelasi yang tinggi terhadap ketebalan film (h), rasio swelling (Q) dan perpanjangan putus (EB) dalam arah yang positif. Kuat tarik dan modulus 300% memiliki korelasi yang rendah dan tidak signifikan dengan konsentrasi CaN. Model regresi linier hanya dapat digunakan untuk memprediksi perubahan h, Q dan EB. Konsentrasi CaN mempengaruhi ketebalan film terkait dengan difusi ion Ca2+ kedalam lateks. Kekuatan film lateks yang meliputi TS, EB dan M300 selain dipengaruhi oleh konsentrasi CaN juga oleh pembentukan ikatan silang pada partikel lateks.

UCAPAN TERIMA KASIH Penelitian ini

merupakan program inhouse research

G2000up

yang

diselenggarakan oleh manajemen Balai Besar Kulit, Karet dan Plastik tahun 2011 dalam rangka membina peneliti yunior.

DAFTAR PUSTAKA Blackley, D. C., 1997. High Polymer Latices, Volume 2, Applieed Science Publisher, Ltd., London Booten, K., Hasim Bin Yatim, A. and Singh, M., 2011. Natural rubber latex preservation, European Patent No. EP 2132231 B1 Defader, N. C., Jolly, Y. N., Haque, M. E., Akhtar, F. and Ahmad, M. U., 1999. The role of coagulant on the preparation of dipped film from radiation vulcanized natural rubber latex, Polymer-Plastic Technology and Engineering, 38(2): 267-274 Ho, C. C., 2013. Colloid in Industries: Polymer Colloid, in T. Tadros (Ed.). Encylopedia of Colloid and Interface Science, Springer-Verlag, Heidelberg: 117-132 Ho, C. C., 2013a. Colloidal state and its development, in T. Tadros (Ed.). Encylopedia of Colloid and Interface Science, Springer-Verlag, Heidelberg: 117-132 Lee, D. I., 2005. The effect of latex coalescene and interfacial crosslinking on the mechanical properties of latex films, Polymer, 46: 1287-1293

303



Mostafa, A., Abouel-Kasem, A., Bayoumi, M. R. and El-Sebaie, M. G., 2009. Effect of carbon black loading on the swelling and compression set behavior of SBR and NBR rubber, Materials and Design, 30: 1564-1568 Nawamawat, K., Sakdapipanich, J., Ho, C. C., Ma, Y., Song, J. and Vansco, J. G., 2011. Surface nanostructure of Hevea brasiliensis natural rubber latex particles, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 390: 157166 Santipanusopon, S. and Riyajan, S.-A., 2009. Effect of field natural rubber latex with different ammonia contents and storage period on physical properties of latex concentrate, stability of skim latex and dipped film, Physic Procedia, 2: 127-134 Sansatsadeekul, J., Sakdapipanich, J. and Rojruthai, P., 2011. Characterization of associated proteins and phospolipid in natural rubber latex, Journal of Bioscience and Bioengineering, 111(6): 628-634 Santosa, P. B. dan Ashari, 2005. Analisis statistik dengan Microsoft Excel dan SPSS, Penerbit Andi, Yogyakarta Schlögl, S., Trutschel, M. L., Chassé, W., Letofsky-Papst, I., Schaller, R., Holzner, A., Riess, G., Kern, W. and Saalwächter, K. 2014. Photo-vulcanization using thiolene chemistry: film formation, morphology and network characteristic of UV crosslinked rubber latices, Polymer, 55: 5584-5595 Sikong, L., Masae, M., Kooptarnond, K., Taweepreda, W. and Saito, F., 2012. Improvement of hydrophilic property of rubber dipping former surface with Ni/B/TiO2 nano-composite film, Applied Surface Science, 258: 4436-4443 Sing, M., Esquena, J., Solans, C., Booten, K. and Tadros, T. F., 2014. Influence of hydrophobically modified inulin (INUTEC NRA) on the stability of vulcanized natural rubber latex, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 451: 90-100 Taylor, R., 1990. Intepretation of the correlation coefficient: a basic review, Journal of Diagnostic Medical Sonography, 6(1): 35-39 Yip, E. and Cacioli, P., 2002. The manufacture of gloves from natural rubber latex, Journal of Allergy, Clinic and Immunology, 110(2): S3-S14 Zhong, J. P., Li, C. P., Li, S. D., Kong, L. X., Yang, L., Liao, S. Q. and She, X. D., 2009. Study on the properties of natural rubber during maturation, Journal of Polymer Materials, 26(3): 351-360


304

STATISTICAL REVIEW OF CALCIUM NITRATE COAGULANT ON THE NATURAL RUBBER LATEX FILM STRENGTH

Recommend Documents