Page 1
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
435
ISSN: 2355-7524
KONSEP TEKNOLOGI PRA-VULKANISASI LATEKS KARET ALAM
SECARA IRADIASI MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET-A
Cahya Widiyati[*], Herry Poernomo[**]
[*]Akademi Teknologi Kulit, Kementerian Perindustrian
Jalan Ring Road Selatan, Panggungharjo, Sewon, Bantul, Yogyakarta 55188
Telp. 0274-383727, Fax. 0274-383727, E-mail: [email protected] , Situs: www.atk.ac.id
E-mail: [email protected] [**]Pusat Sains dan Teknologi Akselerator (PSTA) - BATAN
ABSTRAK KONSEP TEKNOLOGI PRA-VULKANISASI LATEKS KARET ALAM SECARA IRADIASI
MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET-A. Jika ditinjau dari luas lahan dan produksi karet,
maka perkebunan karet rakyat berkontribusi pada karet nasional masing-masing sekitar 85% dan
81%. Tujuan penelitian adalah membuat konsep teknologi pra-vulkanisasi lateks karet alam secara
iradiasi (PLKAI) dari hasil perkebunan karet rakyat secara sederhana, murah, mudah, ramah
lingkungan dan memenuhi kualitas standar produk industri dari lateks karet alam. Metode proses
PLKAI dilakukan menggunakan fotoreaktor dengan peralatan utama adalah 8 buah lampu ultraviolet
(UV) tipe bulb T8 merk Philips nomor produk 21517-8 yang memancarkan radiasi sinar UV-A. Hasil
konsep teknologi PLKAI yaitu dengan menggunakan fotoreaktor dengan spesifikasi teknis: prediksi
kapasitas PLKAI = 1.036,8 ton/tahun, start-up pengoperasian lampu UV-A sangat singkat, luas film
NRL teriradiasi = 3.520 cm2, volume fotoreaktor = 0,14 m3, daya total lampu UV-A = 240 W, harga
total lampu UV-A sekitar Rp. 2,4 juta, konstruksi dan instalasi: sederhana, mudah, dan cepat; tidak
diperlukan perizinan dan audit dari Badan Pengawas Tenaga Nuklir (Bapeten). Berdasarkan
spesifikasi teknis konsep teknologi PLKAI dengan fotoreaktor dapat disimpulkan bahwa konsep
teknologi PLKAI dengan sinar UV-A dapat dikembangkan lebih lanjut dengan rancangan konsep.
Kata kunci: teknologi, iradiasi, ultraviolet, pra-vulkanisasi, lateks
ABSTRACT CONCEPT TECHNOLOGY OF PRE-VULCANISED NATURAL RUBBER LATEX
IRRADIATION BY USING ULTRAVIOLET-A LIGHT. If the terms of land area and production
of rubber, the rubber plantations of the people contributing to the national rubber respectively about
85 % and 81 %. The purpose of research is to make the technology concept of pre-vulcanised natural
rubber latex irradiation (PNRLI) of smallholder rubber plantations results in a simple, inexpensive,
convenient, and environmentally friendly products meet the quality standards of natural rubber latex
industry. Method of PNRLI process is done using a photoreactor with 8 pieces of equipment are the
ultraviolet (UV) lamp type of bulb T8 Philips brand product number 21517-8 that emit UV-A
radiation. Results PNRLI technology concepts by using photoreactor with technical specifications:
capacity prediction of PNRLI = 1036.8 tons/year, start-up operation of the UV-A light is very short,
extensive NRL films irradiated = 3,520 cm2, photoreactor volume = 0.14 m3, the total power of the
UV-A lamp = 240 W, the total price of the UV-A lamp around Rp. 2.4 million, construction and
installation: simple, easy, and fast, is not necessary licensing and audit of the Nuclear Energy
Regulatory Agency (NERA). Based on the technical specifications of concept technology PNRLI the
photoreactor can be concluded that the concept PNRLI technology with light of UV-A can be further
expanded with the design concept.
Keywords: technology, irradiation, ultraviolet, pre-vulcanization, latex
Page 2
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
436
ISSN: 2355-7524
1. PENDAHULUAN Distribusi dan jumlah pelaku usaha kecil dan menengah (UKM) agribisnis pengolahan
lateks karet alam di Indonesia ditunjukkan pada Gambar 1 [1].
Gambar 1. Jumlah Pelaku Usaha Komoditi Karet di Tiap Daerah
Luas, produksi, dan produktivitas karet alam yang dikelola oleh pelaku bisnis
perkebunan di Indonesia ditunjukkan pada Tabel 1 [2].
Tabel 1. Luas Lahan dan Produksi Karet
Luas lahan (ribu Ha) Produksi (ribu ton)
Tahun PR PBN PBS PR PBN PBS
2002 2825,5 221,2 271,7 1226,6 186,5 217,2
2003 2772,5 241,6 276,0 1396,2 191,7 204,4
2004 2747,9 239,1 275,3 1662,0 196,1 207,7
2005 3851,1 237,6 274,8 1838,7 209,8 222,7
2006 3880,4 237,9 275,4 1916,5 218,7 231,8
2007 2841,0 241,7 279,8 1988,4 226,7 240,3
2008 2886,4 245,5 284,2 2005,1 234,5 248,6
2009 2932,6 249,5 288,8 2123,6 242,4 256,8
Keterangan: PR: Perkebunan Rakyat, PBN: Perkebunan Besar Negara, PBS: Perkebunan
Besar Swasta
Tabel 1 menunjukkan bahwa ditinjau dari luas lahan dan produksi karet, maka
perkebunan karet rakyat masing-masing berkontribusi pada karet nasional sekitar 85% dan
81%. Dengan demikian cukup beralasan jika diperlukan suatu paket teknologi pengolahan
lateks karet alam rakyat yang sederhana, murah, mudah, ramah lingkungan dan memenuhi
kualitas standar produk karet alam.
Lateks karet alam mengandung allergenic protein, sehingga memerlukan perlakuan
khusus jika dipergunakan untuk dipping product yang bersentuhan dengan tubuh manusia
seperti sarung tangan (examination/surgical gloves), pengukur tekanan darah, dot bayi, kateter,
kondom, benang karet untuk produksi bahan pakaian (garmen). Selain itu pra-vulkanisasi
konvensional terhadap karet alam masih menggunakan sulfur dan karbamat, sehingga
menjadi masalah dalam proses recycling limbah karet. Senyawa nitrosamin yang
Page 3
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
437
ISSN: 2355-7524
ditimbulkan dari rubber precursor additives, dilaporkan sebagai bahan penyebab kanker
(carcinogen) dalam tubuh manusia.
Dipping product bebas protein alergen telah menjadi tuntutan negara pengimpor. Di
USA, the American Society for Testing and Materials telah mengembangkan standar baru
(ASTM 1076-06) untuk katagori 4 lateks karet alam terkait dengan isu alergi.
Pra-vulkanisasi konvensional terhadap lateks karet alam atau natural rubber latex
(NRL) adalah proses curing polimer yang kebanyakan menggunakan sulfur sebagai pengikat
terjadinya proses cross-linking senyawa isopren dalam NRL menjadi poli-isopren, dan
senyawa karbamat sebagai pemercepat pra-vulkanisasi NRL.
Pra-vulkanisasi lateks karet alam dengan proses sulfur membutuhkan 3 sampai 4
macam bahan antara lain: bahan pemvulkanisasi yaitu sulfur, bahan pemercepat berupa
senyawa karbamat, bahan penggiat, dan bahan pemantap yaitu KOH lalu dipanaskan pada
suhu 40 – 50 0C selama 2 – 3 hari, pemanasan kedua 70 0C selama 2 jam, dan pemanasan
akhir 100 0C selama 1 jam. Pemanasan awal dan kedua bertujuan membuat kompon pra-
vulkanisasi sedangkan pemanasan akhir merupakan tahap penyempurnaan. Senyawa
karbamat harus ditambahkan pada lateks karet alam untuk mempercepat proses pra-
vulkanisasi. Produk karet masih terdapat kandungan nitrosamin dan protein alergen.
Produk karet kurang elastis dan menghasilkan banyak gas SOx. Dibutuhkan waktu
penyimpanan sekitar 3 minggu.
Bahan-bahan tersebut dapat membentuk senyawa karsinogen seperti 4-nitrosomorphine
dan dimethylnitrosamine yang dalam jumlah part per billion (ppb) saja sudah dapat
menyebabkan kanker. Nitrosamin yang keluar dari bahan pemercepat tersebut tidak saja
berdampak negatif pada perangkat kesehatan, tetapi juga ruangan proses produksi
perangkat kesehatan dari NRL juga ikut tercemar. Oleh karena itu, di negara-negara Eropa
dan Amerika telah menerapkan peraturan tentang batas maksimum nitrosamin di dalam
perangkat kesehatan dari NRL sebanyak 1-10 ppm dan di dalam ruang kerja proses
produksi 250 ppm/m3.
Pra-vulkanisasi lateks karet alam secara iradiasi (PLKAI) dapat dilakukan dengan
radiasi sinar gamma dari iradiator 60Co, radiasi berkas elektron dari mesin berkas elektron
(MBE), dan radiasi sinar ultraviolet (UV).
Investasi pilot plant iradiator 60Co 1 MCi untuk PLKAI di Malaysian Institute for Nuclear
Technology (MINT) pada tahun 1996 sebesar RM 10,400,000.00 bisa mengolah NRL sekitar
6000 ton/tahun [3]. Tetapi karena waktu paro 60Co = 5,3 tahun, maka setiap tahun kapasitas
produksi PLKAI akan turun dan setelah 5,3 tahun kapasitas produksi PLKAI turun menjadi
sekitar 3000 ton/tahun. Untuk mempertahankan produksi PLKAI yang tetap, maka
minimum setiap 1 tahun diperlukan loading sumber radiasi 60Co dengan radioaktivitas yang
sama dengan radioaktivitas awal.
PLKAI dengan MBE filamen Tungsten sebagai sumber daya elektron yang ada di
dunia saat ini masih dalam taraf percobaan pada skala laboratorium. Umur pakai filamen
Tungsten hanya 30 – 100 jam, sedangkan filamen LaB6 mempunyai umur pakai yang lebih
lama yaitu sekitar 1000 jam dan filamen LaB6 atau CeB6 sekitar 1500 jam[4]. Sehingga dalam
satu tahun produksi PLKAI diperlukan penggantian filamen Tungsten sebanyak 79 kali atau
penggantian filamen LaB6 atau CeB6 sebanyak 8 kali. Jika dilakukan perhitungan kapasitas
PLKAI dengan radiasi berkas elektron kontinyu dari MBE 300 keV/10 mA yang telah dicoba
oleh MAKUUCHI di JAERI Jepang di dalam bejana iradiasi berpengaduk, maka hanya
diperoleh kapasitas PLKAI yang rendah sekitar 81,97 ton/tahun apabila menggunakan
filamen Tungsten. Sedangkan jika menggunakan filamen LaB6 atau CeB6 maka kapasitas
olah NRL sekitar 153,46 ton/tahun[5].
PLKAI yang menggunakan fasilitas iradiator 60Co maupun MBE masing-masing
memerlukan modal investasi yang cukup besar. Selain itu juga harus memenuhi sistem
proteksi radiasi yang handal, perizinan dan audit proteksi radiasi mulai dari konstruksi,
Page 4
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
438
ISSN: 2355-7524
komisioning, operasional, dan dekomisioning fasilitas iradiator 60Co sebagai sumber radiasi
gamma atau iradiator MBE sebagai sumber radiasi elektron yang dapat terkonversi menjadi
radiasi sinar X. Prosedur proteksi radiasi yang rumit tersebut dan kandungan lokal (local
content) komponen fasilitas iradiator 60Co atau MBE yang masih rendah kemungkinan dapat
menjadi kendala pihak investor nasional jika akan membangun pabrik PLKAI dengan
iradiator 60Co atau MBE di Indonesia.
Berdasarkan permasalahan tersebut di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah
melakukan kajian konsep teknologi baru pra-vulkanisasi NRL yang bebas protein alergen
dan nitrosamine dengan suatu proses yang lebih ekonomis, sederhana dan mudah
dikerjakan, serta aman bagi pekerja dan lingkungan. Konsep teknologi baru pra-vulkanisasi
NRL yang akan dikaji adalah iradiasi film NRL dengan sinar UV-A menggunakan lampu
UV-A merk Philips yang mudah diperoleh melalui pabrik atau agen penjualan produk
lampu Philips yang ada di Indonesia.
2. TEORI Ragam penggunaan sinar UV tergantung pada panjang gelombang radiasi
elektromagnet ( yang dihasilkan seperti ditunjukkan pada Tabel 2[7].
Tabel 2. Jenis Penggunaan Sinar UV Berdasarkan
Panjang Gelombang
(), nm Jenis Penggunaan
230-400 Optical sensors, various instrumentation
230-365 UV-ID, label tracking, barcodes
240-280 Disinfection, decontamination of surfaces and water (DNA
absorption has a peak at 260nm)
250-300 Forensic analysis, drug detection
270-300 Protein analysis, DNA sequencing, drug discovery
280-400 Medical imaging of cells
300-400 Solid-state lighting
300-365 Curing of polymers and printer inks
300-320 Light therapy in medicine
350-370 Bug zappers (flies are most attracted to light at 365 nm)
3. METODOLOGI 3.1. Reviu PLKAI pada Fotoreaktor dengan Radiasi Sinar UV-A/B dari Lampu UV-
Merkuri
Reaksi dengan thiolene telah dikenal sejak permulaan 1930 dan digunakan dalam
berbagai aplikasi seperti sterilisasi pembalut luka, fabrikasi pencetakan plat berelief atau
pelapisan bahan semikonduktor pada elektronik. Suatu reaksi ikatan silang secara
fotokimia yang didasarkan pada penambahan thiolene pada pra-vulkanisasi NRL
dimaksudkan untuk mensubstitusi senyawa karbamat yang menimbulkan protein alergen.
Berdasarkan hal tersebut, maka telah dikembangkan teknologi baru pra-vulkanisasi
NRL untuk pembuatan surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dengan iradiasi sinar
UV-A/B dari lampu UV-merkuri. Pengembangan teknologi baru pra-vulkanisasi NRL secara
fotokimia dengan iradiasi sinar UV-A/B tersebut dilakukan oleh tim penelitian yang
dikoordinir oleh (Schlögl, S., 2010) dari Polymer Competence Center Roseggerstraße Leoben
Austria. Mereka telah berhasil merealisasikan pilot plant pra-vulkanisasi lateks karet alam
(NRL) pada pembuatan surgical gloves non-allergenic menggunakan fotoreaktor dengan
teknik iradiasi sinar UV-A/B [46]. Sumber radiasi sinar UV-A/B berasal dari satu lampu UV-
merkuri tipe TL T8 yang mempunyai umur pakai 2.000 – 3.000 jam [44], panjang L = 1 ft,
rentang panjang gelombang = 240 – 460 nm dan irradiance I = 1,1 W/cm2[8].
Page 5
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
439
ISSN: 2355-7524
Pra-vulkanisasi NRL secara iradiasi dilakukan dalam sebuah fotoreaktor berbentuk
silinder dari kolom gelas kuarsa dengan diameter dalam ID = 13,5 cm. Lapisan tipis (film)
NRL dialirkan melalui dinding dalam fotoreaktor secara gravitasi pada laju alir 1,3
liter/menit, kemudian diiradiasi dengan berkas foton UV-A/B yang bersumber dari lampu
UV-merkuri. Sinar foton UV-A/B yang keluar dari lampu UV-merkuri akan menimbulkan
panas secara radiasi. Akumulasi panas yang mengenai film NRL dapat menimbulkan
kenaikan temperatur. Agar tidak terjadi akumulasi panas radiasi yang dapat menyebabkan
degradasi pada film NRL, maka diperlukan sistem pendinginan dengan menggunakan air
pendingin pada temperatur 12 – 16 oC di dalam pipa annulus dari bahan gelas kuarsa yang
mempunyai panjang busur lingkaran 25 cm sehingga NRL teriradiasi (pre-cured latex) yang
keluar fotoreaktor pada temperatur 38 oC[8].
Pilot plant UV-photoreactor yang dipakai untuk proses pra-vulkanisasi NRL secara
sinambung ditunjukkan pada Gambar 2[8].
Gambar 2. Prototipe PLKAI dengan Fotoreaktor dari Lampu UV-Merkuri
3.2. Deskripsi Proses dan Hasil PLKAI dengan Radiasi UV-A/B dari Lampu UV-
Merkuri
Langkah pertama proses pra-vulkanisasi NRL secara fotokimia dengan radiasi sinar
UV-A/B sebagai berikut: emulsifikasi Lucirin TPO L dan trimethylolpropane tris(3-
mercaptopropionate) (TriThiol) di dalam air. Larutan emulsi ditambahkan ke dalam 40 kg NRL
amonia tinggi (dengan kandungan 40 % berat karet kering) dan diaduk dengan pengaduk
magnet pada temperatur kamar selama 2 jam. Konsentrasi Lucirin TPO L dan TriThiol
dalam formula lateks masing-masing 1,0 phr.
Formula NRL diisikan ke dalam tangki penampung, kemudian dialirkan ke
fotoreaktor pada kecepatan alir 1,3 liter/menit menggunakan pompa screw. Pra-vulkanisasi
NRL secara fotokimia dilakukan dengan lampu UV-merkuri dengan intensitas sinar UV-A/B
1,1 W/cm2 pada rentang panjang gelombang = 240 – 460 nm. Temperatur campuran NRL
teriradiasi yang timbul maksimum 38 oC karena adanya panas radiasi UV-A/B. Setelah
proses pra-vulkanisasi NRL, pada aliran film NRL yang keluar dari fotoreaktor ditambahkan
0,5 phr phenolic sebagai antioksidan untuk dilakukan proses dipping[8].
Page 6
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
440
ISSN: 2355-7524
Uji mekanik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dinyatakan
dengan tensile strength dan crosslink density seperti ditunjukkan pada Gambar 3 (a). Uji
mekanik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI setelah proses aging
dinyatakan dengan tensile strength seperti ditunjukkan pada Gambar 3 (b)[8].
(a) (b)
Gambar 3. Uji Mekanik Surgical Gloves dari Pre-cured Latex Hasil PLKAI
Gambar 3 (a) menunjukkan, bahwa dengan 2 × iluminasi memberikan hasil uji
mekanik terbaik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dengan tensile
strength 30 MPa. Tetapi dengan 1 × iluminasi saja ternyata telah memberikan tensile strength
pada surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI sebesar 25 MPa yang sudah di atas
ketentuan standar EN-455 2 (2000) dengan tensile strength 24 MPa seperti ditunjukkan pada
Tabel 3 [8]. Gambar 3 (b) menunjukkan, bahwa proses aging terhadap pre-cured latex hasil
PLKAI pada suhu kamar selama 7 hari menunjukkan uji mekanik surgical gloves yang terbaik
dengan tensile strength 23 MPa (jika 1 × iluminasi) dan 28 MPa (jika 2 × ilumniasi) yang sudah
di atas ketentuan standar ASTM D 3577 dengan tensile strength 18 MPa seperti ditunjukkan
pada Tabel 3.
Tabel 3. Komparasi Sifat Fisis Surgical Gloves Steril Hasil PLKAI Secara Iradiasi Sinar
UV-A/B dari Lampu UV-Merkuri dengan Kualitas Standar Internasional
Sterile Surgical Gloves
ASTM D 3577 UV Pre-cured NR Latex Film Physical Properties
Before Aging After Aging Before Aging After Aging
Tensile Strength (MPa) 24 18 25 – 32 23 - 28
Ultimate Elongation (%) 750 560 770 – 870 680 – 720
Force at Break (N) 12 9 12.5 – 15 11.5 – 14
Mekanisme umum reaksi PLKAI dengan radiasi foton UV (hv) dan thiolene
ditunjukkan seperti pada Gambar 4[8].
Pada tahap inisiasi, kehadiran fotoinisiator dalam bahan lateks dieksitasi dengan sinar
UV-A/B yang kemudian diikuti dengan pemutusan ikatan untuk menghasilkan radikal
bebas. Adanya thiol cukup memindahkan hidrogen dari thiol ke radikal bebas fotoinisiator
menghasilkan bentuk radikal thiyl. Sekali terbentuk radikal thiyl akan mampu bereaksi
dengan ikatan rangkap C=C di dalam poliisopren di dalam NRL untuk membangkitkan
thioeter dan pusat radikal karbon. Selanjutnya, radikal thiyl yang dibentuk berikatan dengan
hidrogen dari thiol lain dengan pusat radikal karbon. Reaksi terminasi melibatkan
Page 7
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
441
ISSN: 2355-7524
penggabungan radikal yang mendorong ke arah disulfida, thioeter dan ikatan kovalen
karbon-karbon [8].
Gambar 4. Mekanisme Reaksi PLKAI dengan Radiasi Foton UV (hv) dan Thiolene
Dalam kaitan dengan transmisivitas sinar yang rendah, hanya lapisan tipis lateks
karet alam dapat diiradiasi secara homogen dengan sinar UV-A/B. Untuk memastikan dosis
iradiasi yang cukup untuk pra-vulkanisasi NRL, maka dilakukan dalam suatu fotoreaktor
dengan aliran lapisan tipis (film) NRL yang jatuh karena gaya gravitasi. Teknologi ini telah
dikenal dengan baik dan biasa digunakan dalam purifikasi air dan sterilisasi air seperti
halnya dalam kimia organik dan proses fotokimia pada skala industri. Disamping mudah
dalam penanganan dan peraturan, konsep fotoreaktor lapisan tipis jatuh telah menyediakan
suatu iluminasi sinambung pada lateks karet alam dalam lapisan tipis. Tahap pra-
vulkanisasi NRL selanjutnya diikuti dengan proses pencelupan koagulan konvensional.
Surgical gloves dibuat pada suatu mesin rangkaian pencelupan pembentuk porselin dalam
lateks pra-padat (pre-cured). Surgical gloves dari hasil PLKAI memperlihatkan sifat fisik yang
sempurna diikuti dengan stabilitas umur yang baik. Sifat fisik surgical gloves dari pre-cured
latex hasil pra-vulkanisasi NRL dengan radiasi sinar UV-A/B ini terhadap kesesuaian dengan
kulit adalah bagus, yang telah terbukti dengan studi iritasi akut kulit pada kelinci (metode
dan penelitian telah sesuai dengan ISO 10993-10:2002) dan studi sensitifitas kulit. Hasil yang
diperoleh memberikan suatu indikasi bahwa teknik baru pra-vulkanisasi NRL dengan
radiasi sinar UV-A/B mempunyai kelebihan, yaitu tanpa menggunakan bahan pemeka atau
bahan akselerasi berbahaya atau aktivator, sehingga layak dipertimbangkan untuk
dikembangkan lebih lanjut pada pembuatan surgical gloves [8].
4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Penentuan Luas Film NRL Teriradiasi oleh Sinar UV-A/B
Luas film NRL yang teriradiasi oleh sinar UV-A/B dapat ditentukan dari persamaan berikut:
A = ID L ……………………………………(1)
dengan, A = luas film NRL yang teriradiasi (cm2), ID = diameter dalam kolom gelas kuarsa
(cm), L = panjang film NRL yang teriradiasi sinar UV dalam kolom gelas kuarsa (cm).
A = 22/7 13,5 cm 30,48 cm = 1.293,22 cm2
Page 8
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
442
ISSN: 2355-7524
4.2. Penentuan Kecepatan Linier Aliran NRL (v) dalam Fotoreaktor Tegak
Pada debit film NRL yang diiradiasi, Q = (1,3 liter/menit) = 1.300 cm3/menit ternyata
dengan 1 × iluminasi saja, tensile strength pada surgical gloves hasil PLKAI sudah sesuai
dengan ASTM D 3577 seperti ditunjukkan pada Tabel 3.
Q = kecepatan linier NRL (v) tebal film NRL (tb) keliling kolom iradiasi ……….(2)
Q = v tb ( ID) ……….(3)
v = Q/[tb ( ID)] ……….(4)
Data kemampuan penetrasi UV-C pada beberapa larutan seperti: air distilasi atau air
reverse osmosis (RO) = 3,0 m; air minum normal = 12,0 cm; wine, juice = 2,5 mm; susu, sirup,
darah = 0,5 mm [9].Kemampuan penetrasi sinar UV-A pada bahan lebih besar daripada sinar
UV-C dan UV-B seperti ditunjukkan pada Gambar 5 [10].
Gambar 5. Kemampuan Penetrasi Berbagai Sinar UV pada Bahan
Jika jumlah partikel karet dan protein dalam sistem koloid NRL dianggap analog
dengan jumlah partikel protein dan susu dalam sistem koloid susu, maka penetrasi sinar
UV-A/B (tb) dari lampu UV-Hg dalam film NRL yang mengalir pada fotoreaktor, tb ≥ 0,5 mm.
Dari persamaan (4), kecepatan alir linier film NRL (v) dapat ditentukan sebagai
berikut: v = (1.300 cm3/menit)/[ 0,05 cm ( 13,5 cm)] = 612,8 cm/menit
4.3. Penentuan Prediksi Kapasitas PLKAI dengan Sinar UV-A/B pada Fotoreaktor
Silinder Tegak
Sebagai sumber radiasi sinar UV-A/B berasal dari satu lampu TL T8 UV-merkuri yang
mempunyai umur pakai sekitar 2.000 [11] dengan panjang L = 1 ft = 30,48 cm, rentang panjang
gelombang = 240 – 460 nm dan irradiance I = 1,1 W/cm2 [8]. Jika umur pemakaian lampu
UV-A/B tersebut 2.000 jam [11] dan operasional proses PLKAI adalah 24 jam per hari, maka
pada pemakaian lampu UV-A/B dilakukan penggantian setiap 2,77 bulan. Sehingga dalam 1
tahun operasional PLKAI harus dilakukan penggantian lampu UV-A/B sebanyak 5 kali.
Jika prediksi setiap penggantian lampu UV-A/B memerlukan waktu bongkar pasang
sekitar 1 hari, maka sisa jumlah hari dalam 1 tahun operasional PLKAI = (330 – 5) = 325 hari.
Kapasitas NRL teriradiasi (m) dapat ditentukan dengan persamaan:
m = Q x NRL ……………………………..(5)
dengan, NRL = densitas film NRL = 0,913 g/cm3
Kapasitas NRL teriradiasi, m = 1.300 cm3/menit 0,913 g/cm3 = 1.186,9 g/menit
m = 1.186,9 g/menit 60 menit/jam 24 jam/hari 325 hari/tahun
m = 555.469.200 g/tahun = 555,5 ton/tahun
Pada proses PLKAI tidak semua kandungan isopren dalam film NRL terkonversi
menjadi i-isopren (isopren teriradiasi). Prediksi kapasitas PLKAI (M) dapat ditentukan
dengan persamaan:
M = X x m ……………………………………..(6)
dengan, X = konversi reaksi isoprene menjadi i-isopren
Page 9
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
443
ISSN: 2355-7524
Jika X = 90%, maka M = 0,9 x 555,5 ton/tahun = 499,9 ton/tahun
4.4. Peningkatan Kapasitas PLKAI dengan UV-A pada Fotoreaktor Silinder Tegak
Hasil percobaan pilot plant PLKAI dengan radiasi UV-A/B dari lampu UV-merkuri
pada fotoreaktor silinder tegak yang telah dilakukan oleh S.Schlögl, dkk (2010) [8] di Polymer
Competence Center, Leoben, Austria telah dipatenkan di EURO dengan nomor paten EP
Patent,762,586 pada tanggal 14 Maret 2006 dan di USA dengan nomor paten U.S.Patent
0105,971 pada tanggal 10 Mei 2007. Berdasarkan dari validitas paten pilot plant PLKAI
dengan radiasi UV-A/B dari lampu UV-merkuri di Eropa dan USA tersebut, maka teknologi
tersebut dapat dikembangkan di Indonesia untuk dapat diterapkan pada usaha mikro kecil
dan menengah (UMKM) dan usaha kecil menengah (UKM) di bidang agroindustri karet.
Konsep teknologi peningkatan kapasitas PLKAI dilakukan dengan cara memperluas
area film NRL yang akan diiradiasi dengan sinar UV-A dalam fotoreaktor silinder tegak.
Untuk memperluas area film NRL yang diiradiasi dengan sinar UV-A dalam fotoreaktor
silinder tegak adalah dengan menambah ukuran diameter silinder tegak sehingga luas
selimut silinder tegak yang teraliri film NRL secara gravitasi untuk diiradiasi dengan sinar
UV-A akan bertambah besar. Iradiator yang dipakai pada fotoreaktor silinder tegak adalah
8 lampu Philips nomor produk 21517-8 dengan spesifikasi: tipe bulb T8, tenaga P = 8 30 W,
panjang L = 24 in [11]. Detil konsep teknologi peningkatan kapasitas PLKAI ditunjukkan
pada Gambar 6:
Gambar 6. Konsep Teknologi VNRL dengan Radiasi Sinar UV-A pada Fotoreaktor
Berdasarkan kemampuan penetrasi berbagai sinar ultraviolet pada Gambar 5, maka
kemampuan penetrasi iradiasi sinar UV-A lampu Philips nomor produk 21517-8 dengan
spesifikasi panjang gelombang = 365 nm [11] pada film NRL akan lebih besar jika
dibandingkan dengan sinar UV-A/B dari lampu merkuri. Desain pajang lintasan film NRL
yang diiradiasi oleh sinar UV-A di dalam fotoreaktor adalah Lx = 40 cm (lebih besar daripada
panjang lintasan PLKAI dengan radiasi sinar UV-A/B dari lampu merkuri dengan panjang
Lx = 30,48 cm). Dengan demikian untuk proses PLKAI di dalam fotoreaktor cukup
dilakukan dengan 1 x iluminasi saja.
Page 10
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
444
ISSN: 2355-7524
Umur pemakaian lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sekitar
2.000 jam[11]. Jika operasional proses PLKAI dilakukan 24 jam per hari, maka pemakaian
lampu UV-A setiap 2,77 bulan diperlukan penggantian. Sehingga dalam 1 tahun operasional
proses PLKAI harus dilakukan penggantian lampu UV-A sebanyak 5 kali. Jika diprakirakan
setiap penggantian lampu UV-A memerlukan waktu bongkar pasang sekitar 1 hari, maka
sisa jumlah hari dalam 1 tahun operasional proses PLKAI = (330 – 5) = 325 hari. Dengan
demikian proses PLKAI dengan sinar UV-A dalam 1 tahun produksi memerlukan lampu
UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sebanyak = 8 5 = 40 buah.
Dengan menggunakan data v = 612,79 cm/menit dan persamaan (3) ditentukan debit
film NRL yang teriradiasi sebagai berikut:
Debit film NRL yang diiradiasi (Q),
Q = 612,79 cm/menit 0,05 cm (22/7 x 28 cm) = 2.696,27 cm3/menit
Dari persamaan (5) dapat ditentukan kapasitas NRL teriradiasi (m).
Kapasitas NRL teriradiasi: m = 2.696,27 cm3/menit 0,913 g/cm3 = 2.461,7 g/menit
m = 2.461,7 g/men. 60 men./jam 24 jam/hari 325 hari/tahun
m = 1.152.075.594 g/tahun = 1.152 ton/tahun
Pada proses PLKAI tidak semua kandungan isopren dalam film NRL terkonversi
menjadi i-isopren (isopren teriradiasi), maka kapasitas PLKAI (M) dapat ditentukan dengan
persamaan (6). Jika X = 90%, maka M = 0,9 x 1.152 ton/tahun = 1.036,8 ton/tahun
Luas film NRL teriradiasi oleh sinar UV-A pada fotoreaktor silinder tegak pada
Gambar 7 ditentukan dari persamaan (1) sehingga A = 22/7 28 cm 40 cm = 3.520 cm2.
Konsep skema fotoreaktor untuk proses PLKAI dengan radiasi sinar UV-A dari 8 buah
lampu Philips nomor produk 21517-8 ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Skema Konsep Fotoreaktor dengan 8 Lampu UV-A Merk Philips Nomor
Produk 21517-8 untuk Proses PLKAI
Dari hasil reviu PLKAI pada fotoreaktor dengan radiasi sinar UV-A/B dari lampu UV-
merkuri dan hasil konsep teknologi PLKAI pada fotoreaktor dengan radiasi sinar UV-A dari
lampu Philip nomor produk 21517-8 dapat diperoleh komparasi spesifikasi teknis
fotoreaktor seperti ditunjukkan pada Tabel 4 sebagai berikut:
Page 11
Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014
Pontianak, 19 Juni 2014
445
ISSN: 2355-7524
Tabel 4. Komparasi Spesifikasi Teknis Fotoreaktor dengan lampu UV-Merkuri dan
lampu UV-A Philips No. Produk 21517-8 untuk PLKAI
Parameter
Konsep Teknologi PLKAI
dengan UV-A dari Lampu
Philips No. Produk 21517-8
Prototipe PLKAI dengan
UV-A/B dari Lampu UV-
Merkuri
Diameter fotoreaktor D = 40 cm D = 20 cm
Tinggi fotoreaktor H = 112 cm H = 100 cm
Volum fotoreaktor V = 140.800 cm3 V = 125.714,28 cm3
Luas film NRL teriradiasi A = 3.520 cm2 A = 1.293,22 cm2
Daya lampu P = 8 x 30 V = 240 W P = 3.000 W
Prediksi kapasitas PLKAI M = 1.036,8 ton/tahun M = 499,9 ton/tahun
Limbah toksis Tidak ada Merkuri (Hg)
Media pendingin Udara dan air Gas N2 dan air dingin dari
chiller
5. KESIMPULAN Dengan menggunakan fotoreaktor silinder tegak dengan tinggi H = 112 cm, diameter
D = 40 cm yang berisi 8 buah iradiator lampu UV-A merk Philips nomor produk 21517-8
dengan spesifikasi: tipe bulb T8, P = 30 W, panjang L = 24 in, panjang gelombang = 365 nm,
rated average life = 2000 jam diperoleh prediksi kapasitas PLKAI = 1.036,8 ton/tahun.
Berdasarkan rated average life = 2000 jam, maka untuk proses PLKAI selama 1 tahun
diperlukan penggantian lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sebanyak
8 5 = 40 buah. Dari data harga lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8
melalui agen penjualan di Indonesia sekitar Rp 300.000 per buah [12], maka untuk proses
PLKAI per tahun diperlukan biaya penggantian lampu UV-A merk Philips nomor produk
21517-8 sekitar Rp 12 juta.
DAFTAR PUSTAKA
[1]. DEPARTEMEN PERINDUSTRIAN RI, “Gambaran Sekilas Industri Karet”, 2007.
[2]. PARHUSIP, A.B., “Potret Karet Alam Indonesia”, Economic Review No. 213,
September 2008.
[3]. MANSHOL, W., YAHAYA, M., NORJANAH, “Processing Cost of RVNRL”, In: The
Second International Symposium on RVNRL (Radiation Vulcanisation Natural
Rubber Latex), Kuala Lumpur, Malaysia, 15-17 July, 1996.
[4]. _______, “Electron Source, Generation of Electrons, and Controlling of Electron
Beam”, www.fileden.com/.../AA%20Lecture%20Series-4b-Electron%20 Microscopy-
e%20sources-Generation%20and%20Control%20of%20e-beam.pdf, Diakses tanggal 30
Desember 2012.
[5]. MAKUUCHI, Y., “Radiation Processing of Liquid with Low Energy Electron”, JAERI-
Conf 2002-013, p. 86-99.
[6]. _______, “Types of UV and Visible Light”, http://www.uvabcs.com/uvlight.php,
Diakses tanggal 8 April 2010.
[7]. _______, “Aplication of UV”, http://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet, Diakses tanggal
8 April 2010.
[8]. SCHLÖGL, S., TEMEL, A., KERN, W., LEOBEN, SCHALLER, R., HOLZNER, A.,
“Manufacture of Non-Allergenic Surgical Gloves via UV Techniques”, Rohstoffe Und
Anwendungen Raw Materials and Applications, KGK Mai 2010, pp. 187 – 191.
[9]. PUREPRO, “Ultraviolet Water Sterilizer”, Pure-Pro Water Corp., Illinois, USA.
Page 12
Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...
Cahya Widiyati, dkk.
446
ISSN: 2355-7524
[10]. RAYMONT, J., “UV Measurement & Process Control: Theory vs. Reality Overview of
EIT Products & Measurement Techniques”, EIT Instrument Markets Sterling, Virginia
USA.
[11]. _______, “Lighting Catalog Lamp Spesification Guide 2013 PHILIPS”,
www.usa.lighting.philips.com/pwc_li/us_en/.../tools.../sg100-2013.pdf , diakses tanggal 1
Maret 2014.
[12]. _______, “Jual Lampu UV Philips 15/30/36 Watt-Sterilisasi Medis-Murah (Membunuh
Bakteri dan Virus)”, http://mulyajaya2008.indonetwork.co.id/2748409/jual-lampu-uv-
philips-15-30-36-watt-sterilisasi-medis-murah.htm, diakses tanggal 5 Februari 2012.
DISKUSI/TANYA JAWAB:
PERTANYAAN: Sajima (PSTA-BATAN)
Apa keunggulan metode ini jika dibandingkan dengan metode lain, misal mesin berkas
elektron (MBE) (untuk iradiasinya)?
Bagaimana prospeknya ke depan jika metode ini dikerjakan untuk skala industri?
JAWABAN: Herry Poernomo (PSTA-BATAN)
Keunggulan metode fotoreaktor dengan iradiator lampu UV-A jika dibandingkan dengan MBE
antara lain:
a) Konstruksi dan instalasi fotoreaktor lebih sederhana, lebih mudah dan cepat jika
dibandingkan dengan MBE.
b) Karena radiasi yang ditimbulkan adalah radiasi ultraviolet, maka tidak diperlukan perizinan
konstruksi, operasional, dan audit dari Bapeten sebagaimana MBE.
c) Daya iradiator lampu UV-A hanya 240 W yang lebih rendah dari MBE 300 keV/20 mA di
PSTA-BATAN yang setara dengan daya sekitar 6000 W.
d) Luas film lateks karet alam yang teriradiasi oleh sinar UV-A dengan A = 3.520 cm2 yang
lebih besar dari luas window MBE 300 keV/20 mA di PSTA-BATAN dengan A = 360 cm2.
e) Dari hasil perhitungan, kapasitas iradiasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor dengan
radiasi sinar UV-A sekitar 1.036,8 ton/tahun. Sedangkan jika menggunakan MBE 300
keV/20 mA di PSTA-BATAN, maka kapasitas iradiasi lateks karet alam sekitar 410
ton/tahun.
f) Harga iradiator fotoreaktor yang terdiri dari 8 buah lampu ultraviolet (UV) tipe bulb T8
merk Philips nomor produk 21517-8 sekitar Rp. 2,4 juta. Sedangkan harga MBE 300 keV/20
mA sekitar Rp. 5 milyar.
g) Hazardous yang ditimbulkan dari vulkanisasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor
dengan iradiator lampu UV-A adalah radiasi UV, sedangkan jika menggunakan MBE
ditimbulkan ozon, SF6, dan radiasi sinar-X.
Prospek vulkanisasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor dengan iradiator lampu UV-A
sangat kompetitif untuk skala industri jika dibandingkan dengan menggunakan iradiator MBE
dan gamma (Co-60).