II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Faktis Gelap Faktis merupakan minyak yang divulkanisasi dengan sulfur atau sulfur klorida. Secara umum dikenal dua jenis faktis, yaitu faktis gelap (faktis coklat) dan faktis putih. Faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur pada suhu tinggi (150 – 160 o Faktis gelap semakin banyak digunakan dalam kompon karet karena selain mampu menurunkan kekerasan karet juga mampu mengurangi jaringan ikatan molekul dan meningkatkan kualitas penyerapan minyak oleh kompon karet. Sebagai bahan bantu olah, faktis gelap ditambahkan sebanyak 5 – 30 bsm (Alfa, 2002). C), sedangkan faktis putih dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur klorida pada suhu yang lebih rendah (Harrison, 1952). Faktis gelap atau vulkanisat minyak tidak memiliki elastisitas dan kekuatan tarik seperti karet alam atau karet sintetis karena sifat polifungs ional gliserida dalam minyak serta sifat produksi faktis gelap yang lebih mengutamakan pembentukan struktur ikatan silang yang intensif daripada pembentukan rantai panjang linear yang merupakan karakteristik utama karet (Sonntag, 1982). Aplikasi faktis gelap cukup luas meliputi penggunaan dalam pengolahan karet alam maupun sintetis. Faktis gelap yang berasal dari minyak nabati tervulkanisasi umumnya digunakan dalam pencampuran dengan karet alam maupun sintetis dengan tujuan untuk menghasilkan karakter produk yang halus serta meningkatkan daya tahan terhadap cahaya dan ozon (Lever, 1951). Penggunaan faktis gelap dalam pengolahan karet alam maupun sintetis dapat mengurangi konsumsi energi, mempercepat waktu pencampuran, membantu dalam mengontrol ketebalan lembaran karet dalam proses calendering serta dapat menghasilkan produk yang mengkilap dan lebih halus. Namun demikian, terkadang penambahan faktis gelap juga menyebabkan kerugian seperti penurunan kekuatan tarik vulkanisat (Lever, 1951). Faktis gelap digunakan dalam pengolahan barang jadi karet berwarna seperti selang air, kawat, kabel, peralatan rumah tangga, gasket untuk lemari pendingin dan produk karet untuk otomotif (Alfa, 2002).
20
Embed
II. TINJAUAN PUSTAKA · dan faktis putih. ... Pembentukan faktis gelap melibatkan reaksi vulkanisasi dengan menggunakan vulkanisator sulfur. Ikatan rangkap dalam dalam asam lemak
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Faktis Gelap
Faktis merupakan minyak yang divulkanisasi dengan sulfur atau sulfur
klorida. Secara umum dikenal dua jenis faktis, yaitu faktis gelap (faktis coklat)
dan faktis putih. Faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur
pada suhu tinggi (150 – 160o
Faktis gelap semakin banyak digunakan dalam kompon karet karena selain
mampu menurunkan kekerasan karet juga mampu mengurangi jaringan ikatan
molekul dan meningkatkan kualitas penyerapan minyak oleh kompon karet.
Sebagai bahan bantu olah, faktis gelap ditambahkan sebanyak 5 – 30 bsm (Alfa,
2002).
C), sedangkan faktis putih dibuat dengan
mereaksikan minyak dengan sulfur klorida pada suhu yang lebih rendah
(Harrison, 1952). Faktis gelap atau vulkanisat minyak tidak memiliki elastisitas
dan kekuatan tarik seperti karet alam atau karet sintetis karena sifat polifungs ional
gliserida dalam minyak serta sifat produksi faktis gelap yang lebih mengutamakan
pembentukan struktur ikatan silang yang intensif daripada pembentukan rantai
panjang linear yang merupakan karakteristik utama karet (Sonntag, 1982).
Aplikasi faktis gelap cukup luas meliputi penggunaan dalam pengolahan
karet alam maupun sintetis. Faktis gelap yang berasal dari minyak nabati
tervulkanisasi umumnya digunakan dalam pencampuran dengan karet alam
maupun sintetis dengan tujuan untuk menghasilkan karakter produk yang halus
serta meningkatkan daya tahan terhadap cahaya dan ozon (Lever, 1951).
Penggunaan faktis gelap dalam pengolahan karet alam maupun sintetis
dapat mengurangi konsumsi energi, mempercepat waktu pencampuran, membantu
dalam mengontrol ketebalan lembaran karet dalam proses calendering serta dapat
menghasilkan produk yang mengkilap dan lebih halus. Namun demikian,
terkadang penambahan faktis gelap juga menyebabkan kerugian seperti penurunan
kekuatan tarik vulkanisat (Lever, 1951). Faktis gelap digunakan dalam
pengolahan barang jadi karet berwarna seperti selang air, kawat, kabel, peralatan
rumah tangga, gasket untuk lemari pendingin dan produk karet untuk otomotif
(Alfa, 2002).
6
Faktis gelap dapat dibuat dari minyak lobak, minyak kedelai, minyak biji
kapas dan minyak biji rami (Lever, 1951). Secara umum, minyak yang
mempunyai bilangan iod antara 80 – 185 g iod/100 g minyak dapat diolah
menjadi faktis gelap (Carrington, 1962). Minyak tidak jenuh terutama minyak
mengering dapat mengalami polimerisasi membentuk berbagai bahan elastis atau
dikenal dengan rubber like material. Pada dasarnya reaksi polimerisasi untuk
menghasilkan faktis gelap serupa dengan reaksi polimerisasi karet. Sulfur dalam
hal ini berfungsi sebagai agen pembentukan ikatan silang disulfida (Sonntag,
1982).
Warna faktis gelap dipengaruhi oleh bilangan iod minyak yang digunakan
sebagai bahan baku. Minyak dengan bilangan iod yang lebih tinggi menghasilkan
faktis gelap yang berwarna lebih gelap. Kandungan asam lemak jenuh yang tinggi
menyebabkan faktis gelap yang dihasilkan mempunyai kadar ekstrak aseton yang
tinggi. Faktis gelap yang berkualitas tinggi dihasilkan dari minyak dengan
kandungan asam lemak jenuh kurang dari 5 persen (Carrington, 1962).
Pembentukan faktis gelap melibatkan reaksi vulkanisasi dengan
menggunakan vulkanisator sulfur. Ikatan rangkap dalam dalam asam lemak tidak
jenuh minyak nabati akan diadisi oleh sulfur sehingga terbentuk ikatan silang.
Dengan demikian, kandungan asam lemak tidak jenuh dalam minyak yang
semakin tinggi akan menghasilkan faktis gelap dengan kualitas semakin tinggi
pula (Fernando, 1971).
Kualitas faktis gelap dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan ekstrak
aseton. Faktis gelap kualitas I mempunyai ekstrak aseton kurang dari 20 persen,
kualitas II mengandung ekstrak aseton antara 20 – 35 persen. Faktis gelap dengan
kadar ekstrak aseton lebih dari 35 persen dikelompokkan sebagai faktis mutu III
(Carrington, 1962). Selain kadar ekstrak aseton, kualitas faktis gelap juga
ditentukan oleh kadar sulfur bebas, kadar abu dan pH. Faktis gelap dengan
kualitas baik mengandung kurang dari 2 persen kadar sulfur bebas, kadar abu
kurang dari 5 persen dan pH netral (Fernando, 1971). Mutu faktis gelap terkadang
tidak dapat ditentukan melalui uji kimia saja. Kesimpulan yang terpercaya dapat
diambil setelah mengaplikasikan faktis gelap dalam vulkanisasi karet. Faktis
gelap diharapkan dapat memberikan pengaruh positif terhadap sifat fisik karet.
7
Namun, pada umumnya faktis gelap sebagai bahan bantu olah karet hanya sedikit
atau bahkan tidak mempengaruhi sifat fisik karet (Harrison, 1952). Karakteristik
faktis gelap komersial mutu II dan III disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Karakteristik faktis gelap mutu II dan III
Karakteristik Fakt is gelap mutu II Fakt is gelap mutu III
Kadar ekstrak aseton (%) 26 – 35 47.2
Kadar sulfur bebas (%) 1.8 0.9
Kadar abu (%) 1.5 5.8
pH Netral Netral
Warna Coklat Coklat tua
Sumber : Alfa dan Honggokusumo (1997)
Mekanisme reaksi sulfur dengan minyak selama proses pembuatan faktis
gelap belum diketahui dengan pasti. Sonntag (1982), menyatakan bahwa reaksi
sulfur dalam pembentukan faktis gelap serupa dengan reaksinya dalam karet, yaitu
modifikasi struktur polimer dengan membentuk ikatan silang. Pada dasarnya
reaksi sulfur dengan minyak merupakan mekanisme vulkanisasi polar secara
alami, bukan vulkanisasi radikal bebas.
Flint (1955) menjelaskan proses pembentukan faktis gelap. Pada umumnya
molekul trigliserida digambarkan sebagai huruf “E” dan dengan struktur molekul
tersebut, minyak tidak dapat membentuk faktis gelap. Struktur molekul
trigliserida yang tepat untuk pembuatan faktis gelap diperoleh dengan memutar
cabang terbawah (R3) ke posisi perpanjangan cabang yang kedua (R2
) (Gambar
1). Hasil akhir perputaran cabang ketiga ini membentuk struktur trigliserida
seperti “garpu tala”. Perputaran ini terjadi karena asam lemak pada cabang ketiga
trigliserida tidak sama dengan asam lemak pada cabang kesatu dan kedua.
Pembentukan faktis gelap merupakan reaksi adisi sulfur terhadap sepasang ikatan
rangkap dari dua rantai asam lemak tak jenuh yang berada dalam posisi sejajar.
Dalam hal ini diperlukan empat atom sulfur untuk sepasang ikatan rangkap asam
lemak dan dihasilkan ikatan monosulfida atau ikatan disulfida.
8
Gambar 1 Struktur trigliserida yang mengarah pada bentuk “garpu tala”
Pada proses vulkanisasi, dua molekul trigliserida dalam bentuk “garpu tala”
saling berikatan melalui ikatan sulfur dari ekor ke ekor (ikatan intermolekuler).
Selain itu, ikatan sulfur juga terbentuk melewati cabang “garpu tala” dari masing-
masing trigliserida dan membentuk ikatan intramolekuler. Struktur ini merupakan
struktur unit pokok faktis gelap (Gambar 2 dan 3). Susunan unit faktis gelap yang
menyusun makromolekul faktis gelap dapat berupa : (i) susunan sejajar
menyerupa i “tumpukan buku” dan (ii) susunan menyerupa i batu bata di dinding
dan (iii) kombinasi keduanya.
Gambar 2 Pembentukan ikatan sulfur dari ekor ke ekor pada pembuatan faktis gelap
C S S C
C S S C
S C
4 S C
5
S C
1
C S S C C
S S C
S C
2
C S S C
S C
3
C S S C C
S S C
C S S C
C S S C
S C
6
O
C O CH2
O C O CH2
CH2 O C
O R1 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)11
R2 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)11
R3 CH3 (CH2)7 CH CH (CH2)7
9
a
f d
b
B CA
e
c
Gambar 3 Struktur unit pokok faktis gelap
2.2. Minyak Jarak
Minyak jarak (castor oil) diperoleh dari biji tanaman jarak kepyar (Ricinus
communis L.). Biji jarak mengandung sekitar 35 – 55 persen minyak.
Karakterisitik minyak jarak berbeda dengan minyak nabati lainnya, terutama
karena minyak jarak mempunyai bilangan asetil, bilangan iod dan viskositas yang
tinggi. Minyak jarak merupakan senyawa yang mudah dimodifikasi karena
memiliki tiga gugus aktif, yaitu gugus karboksilat, ikatan rangkap dan gugus
hidroksil. Selain itu, minyak jarak juga mempunyai kelarutan yang tinggi dalam
asam asetat glasial dan sebaliknya mempunyai kelarutan yang rendah dalam
pelarut petroleum. Karakteristik yang spesifik tersebut disebabkan oleh
kandungan asam risinoleat yang tinggi pada minyak jarak. Asam risinoleat adalah
asam lemak yang mengandung gugus hidroksil dalam struktur molekulnya
(Bernardini, 1983). Minyak jarak tidak dapat digunakan untuk kebutuhan pangan
karena dapat meracuni tubuh. Sifat meracuni ini akibat kandungan senyawa ricin,
ricinine dan allergen tertentu (Ogunniyi, 2005). Minyak jarak umumnya
dimanfaatkan di bidang kosmetika, farmasi dan cat (Sontag, 1979).
Selanjutnya Bernardini (1983) menjelaskan bahwa kandungan asam
risinoleat dalam minyak jarak mencapai sekitar 93 persen dari total asam lemak.
Asam lemak lain yang terdapat da lam minyak jarak adalah asam
linoleat sebesar 4.5 – 5.0 persen dan asam oleat, asam stearat serta
asam palmitat dalam jumlah yang sangat kecil. Asam lemak risinoleat
10
[CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH], linoleat
[CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH (CH2)7COOH] dan oleat
[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7
Minyak jarak memiliki viskositas tinggi dan tetap cair pada suhu rendah.
Pada suhu 24
COOH] merupakan asam lemak tidak jenuh.
oC dan 85o
C, viskositas kinematik minyak jarak murni berturut-turut
adalah 295,4 cSt dan 20,3 cSt dengan indeks viskositas 87. Sifat fisiko kimia
minyak jarak disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Sifat fisiko kimia minyak jarak murni
No Sifat fisiko k imia Nilai
1 Bilangan asam (mg KOH/g minyak) 0.3 – 6.0
2 Bilangan penyabunan (mg KOH/ g minyak) 177 – 187
3 Bahan tidak tersabunkan (%) 0.3 – 1.0
4 Bilangan iod (g iod/100 g minyak) 80 – 90
5 Viskositas kinematik, 25o 615 – 790 C (cSt)
6 Bobot jenis, 15.5o/15.5o 0.957 – 0.967 C
7 Kelarutan dalam alkohol, 20o “no turbidity” C
8 Bilangan asetil 144 – 150
9 Titik api, o 322 C
10 Putaran optik, 200 mm +7.5 – 9.0
11 Titik tuang, o -23 C
12 Tegangan pe rmukaan, 20 o 39.0 C (dyne/cm)
13 Indeks bias, 25o 1.476 – 1.478 C
Sumber : Kirk dan Othmer (1993)
2.3. Kompon Karet
Kompon karet adalah campuran karet mentah dan bahan-bahan tambahan.
Pembuatan kompon karet untuk menghasilkan barang jadi karet dengan sifat fisik
yang sesuai dengan kebutuhan. Bahan utama yang dibutuhkan da lam pembuatan
kompon karet adalah elastomer (karet alam atau karet sintetik) dan bahan
pemvulkanisasi (vulcanizing agent). Bahan ini dapat berupa sulfur atau oksida
loga m. Bahan pemvulkanisasi bereaksi dengan gugus aktif molekul karet
11
membentuk ikatan silang antar molekul sehingga terbentuk jaringan tiga dimensi
(Winspear, 1968).
Selain bahan pemvulkanisasi, pembuatan kompon juga memerlukan bahan
pencepat (accelerator), bahan penggiat (activator), bahan pengisi (filler) dan
bahan bantu olah (processing aid). Bahan pencepa t ditambahkan untuk
mempercepat reaksi vulkanisasi dan memungkinkan vulkanisasi berlangsung pada
suhu yang lebih rendah (Craig, 1969). Bahan penggiat berfungsi sebagai
pengaktif kerja bahan pencepat karena umumnya bahan pencepat organik tidak
berfungsi tanpa adanya bahan pengaktif (Craig, 1969). Bahan penggiat terbagi
menjadi dua golongan, yaitu anorganik berupa oks ida logam (ZnO, PbO dan
MgO) dan organik berupa asam lemak rantai panjang (asam stearat dan asam
oleat). Bahan penggiat yang paling banyak digunakan adalah kombinasi ZnO dan
asam stearat (Alfa, 2002).
Bahan pengisi ditambahkan untuk memperkuat struktur fisik, memperbaiki
karakteristik pengolahan dan menambah volume kompon karet. Bahan pengisi
terdiri dari dua jenis, yaitu bahan pengisi aktif dan bahan pengisi tidak aktif.
Bahan pengisi aktif meningkatkan kekerasan, ketahanan sobek, ketahanan kikis
dan tegangan putus barang jadi karet. Bahan pengisi tidak aktif meningkatkan
kekerasan dan kekuatan produk. Bahan pengisi aktif antara lain karbon aktif,
silika, aluminium silikat dan magnesium silikat., sedangkan bahan pengisi tidak
aktif antara lain kaolin, berbagai jenis tanah liat, kalsium karbonat, magnesium
karbonat, barium sulfat dan barit (Craig, 1969).
Bahan bantu olah merupakan bahan kimia karet yang ditambahkan pada
pembuatan kompon karet untuk meningkatkan efektifitas tanpa mempengaruhi
karakteristik vulkanisasi barang jadinya. Berdasarkan fungsinya, bahan bantu olah
karet terdiri dari senyawa penghomogen (homogenizing agent), bahan pelunak
atau pelembut (plasticizer), senyawa pemutus rantai (peptizer), senyawa
pendispersi (dispersing agent), senyawa peningkat daya lengket (tackifier), bahan
penambah volume (extender), bahan bantu pelepas dari cetakan (mold release
agent) dan bahan bantu peningkat aliran kompon selama ekstrusi/calendering
(flow improvement).
12
Perlakuan awal terhadap karet yang akan dibuat kompon adalah mastikasi
yang bertujuan untuk melunakkan karet sehingga mudah tercampur dengan bahan-
bahan lain. Pelunakan ini terjadi karena pemutusan rantai molekul sehingga
diperoleh bobot molekul yang lebih rendah (Craig, 1969).
2.4. Vulkanisasi Karet
Vulkanisasi merupakan proses kimiawi yang bersifat tidak dapat balik
dengan menggunakan bahan pemvulkanisasi seperti sulfur, bahan yang
mengandung sulfur dan peroksida organik. Tujuan vulkanisasi adalah membentuk
ikatan silang pada molekul karet yang fleksibel sehingga menghasilkan jaringan
tiga dimensi dan mengubah sifat karet mentah yang rapuh dan plastis menjadi
produk yang lebih kuat. Vulkanisasi karet biasanya melibatkan pemanasan karet
pada suhu 100 – 180o
Morton (1959), menyatakan bahwa vulkanisasi karet alam dilakukan untuk
mengurangi sifat karet alam yang rapuh pada suhu dingin dan lunak pada suhu
panas. Dengan vulkanisasi, produk karet menjadi lebih fleksibel, stabil terhadap
perubahan suhu, daya tahan meningkat dan penggunaan karet alam semakin luas.
Pada dasarnya sistem vulkanisasi digolongkan menjadi dua macam, yaitu
vulkanisasi dengan sulfur dan bukan sulfur.
C dengan bahan pemvulkanisasi serta bahan pencepat dan
bahan penggiat (Craig, 1969). Coran (1978) mendefinisikan vulkanisasi sebagai
proses yang melibatkan pembentukan jaringan molekuler melalui ikatan kimia
dari rantai-rantai molekul bebas. Proses ini meningkatkan kemampuan karet
untuk kembali ke bentuk semula setelah dikenai gaya mekanik. Vulkanisasi,
dengan demikian, merupakan reaksi intermolekuler yang meningkatkan elastisitas
karet serta mengurangi sifat plastisitasnya.
Sulfur merupakan bahan pemvulkanisasi yang umum digunakan. Atom
sulfur terikat dengan atom karbon yang memiliki ikatan rangkap membentuk
ikatan silang da lam struktur karet. Ikatan silang inilah yang memberikan sifat
elastis pada karakteristik karet (www.people.virginia.edu., 23 Juni 2005).
Formula umum vulkanisasi dengan sulfur adalah : ZnO 2 – 10 bsk (bagian per
seratus karet), asam lemak 1 – 4 bsk, sulfur 0.5 – 4 bsk dan bahan pencepat 1.5 –
2 bsk (Coran, 1978). Secara umum, produk hasil vulkanisasi atau barang jadi