MoE* vs Variasi Perb NR-PU: bent
TINJAUAN PUSTAKA
2.6. Bahan Pengis
Bahan pengisi adalah merupakan bahagian yang sangat penting pada komposit. Bahan pengisi dapat berupa logam, keramik, dan polimer. Sifat-sifat komposit adalah fungsi
dimaksud dengan geometri fasa tersebar adalah bentuk partikel, ukuran partikel, dan taburan orientasinya.
Interaksi antara matrik polimer dan pengisi dipengaruhi oleh ukuran partikel, aktivitas permukaan, muatan serta jenis polimer dalam campuran. Interaksi tersebut member kesan yang tampak pada sifat mekanik,kandungan gel, persentase serbuk yang terjerap, dan sifat termal campuran pengisi. Bahan pengisi pada komposit akan memodifikasi atau memperbaiki sifat-sifat bahan atau menggantikan kandungan matrik dengan bahan yang lebih murah. Secara umum bahan pengisi bersifat sebagai penguat (Callister, 2000).
Bahan pengisi merupakan bahan terbanyak kedua setelah karet dalam suatu kompon karet. Oleh sebab itu bahan ini sangat berperan dalam mengendalikan sifat barang jadi karet atau biaya produksi pembuatan barang jadi karet. Bahan pengisi dikelompokkan ke dalam dua pengelompokan besar, yaitu bahan pengisi yang menguatkan (reinforcing filler) dan bahan pengisi yang tidak menguatkan (non-
reinforcing filler).
Penambahan bahan pengisi yang menguatkan ke dalam karet bertujuan, selain meningkatkan kekerasan, antara lain untuk meningkatkan kekuatan tarik (tensile
strength), kekuatan sobek (tear strength), dan ketahanan kikis (abrasion resistance).
Kecuali peningkatan kekuatan dan kekakuan, penambahan bahan pengisi yang tidak menguatkan ke dalam kompon karet hanya bertujuan untuk menekan biaya kompon mengingat harga bahan ini relative jauh lebih murah dari harga karet.
Bahan pengisi yang tidak menguatkan antara lain kaolin, berbagai jenis tanah liat atau clay, kalsium karbnat, dan magnesium karbonat. Carbon black atau arang hitam adalah termasuk ke dalam golongan bahan pengisi yang menguatkan. Bahan pengisi yang mengisi yang menguatkan lainnya adalah silica, aluminium silikat, dan magnesium silikat. Tingkat penguatan yang diberikan oleh bahan pengisi yang menguatkan tergantung kepada ukuran, keadaan permukaan, dan bentuk butir halusnya.
Dalam prakteknya, kombinasi bahan pengisi yang menguatkan dan bahan pengisi yang tidak menguatkan sering digunakan dalam proses pembuatan barang jadi karet. Hingga porsi yang optimum, penambahan bahan pengisi akan meningkatkan kekuatan tarik, modulus, ketahanan sobek, ketahanan kikis, dan ketahanan retak lentur (flex cracking resistance). Untuk memperoleh peningkatan kekuatan yang efektif, bahan pengisi harus tersebar baik dan merata di dalam kompon karet (Bhuana, K.S, 1999).
2.7 Vulkanisasi
Vulkanisasi adalah suatu proses pengikat-silangan yang mana setiap molekul dari karet (polimer) diubah kedalam jaringan tiga dimensi yang saling berhubungan membentuk suatu polimer oleh rantai yang terikat-silang secara kimia oleh sulfur.
Gambar 2.9 Karet yang Mengalami Vulkanisasi oleh Sulfur
Proses vulkanisasi ditemukan pada tahun 1839 oleh Charles Goodyear di USA dan Thomas Hancock di Inggris. Keduanya menemukan penggunaan Sulfur dan timah putih sebagai suatu sistem vulkanisasi untuk karet alam. Penemuan inilah yang menjadi dasar terobosan untuk kemajuan ekonomi dunia (Nocil, 2010).
Vulkanisasi merupakan proses terjadinya ikat silang antar rantai utama molekul karet. Akibat dari proses ini, sifat-sifat buruk karet, seperti lengket, mulur, dan kekuatan rendah dapat diperbaiki, sehingga karet dapat digunakan untuk keperluan yang lebih luas. Vulkanisasi umumnya dilakukan dengan pemanasan kompon dalam keadaan ditekan, seperti pada proses compression moulding. Akan tetapi, terbentuknya ikatan silang antar rantai utama molekul karet dapat pula dilakukan dengan menggunakan radiasi atau microwave (Bhuana, K.S, 1999).
2.7.1 Vulkanisasi Menggunakan Belerang
Belerang atau sulfur merupakan bahan pemvulkanisasi tertua yang digunakan untuk membuat jembatan antar rantai molekul karet sehingga terjadi ikat silang. Hingga saat ini belerang masih umum digunakan untuk memvulkanisasi karet. Nilai vulkanisasi dan konsentrasi ikat-silang meningkat jika jumlah pencepat sulfide mengalami peningkatan ketika sulfur tetap konstan. Ketika pencepat meningkat nilai efektifitas sulfur yang mana digunakan sebagai pengikat-silang akan lebih baik dan menurunkan kemungkinan reaksi samping (Rodriguez, A. 2005).
Vulkanisasi ini menghasilkan ikat silang yang dibentuk oleh atom belerang. Dalam penggunaannya, bahan pencepat ditambahkan ke dalam kompon karet. Ternyata rasio kadar belerang dan kadar bahan pencepat sangat menentukan sifat fisik barang jadi karetnya. Pengaturan rasio antara belerang dengan bahan pencepat akan menentukan panjang jembatan belerang. Apabila jembatan belerang ini mengandung satu atom belerang, maka ikatan silang ini disebut monosulfida. Disulfida adalah sabutan bagi ikatan silang yang dibentuk oleh dua atom belerang, sedangkan apabila jumlah atom belerang dalam satu ikatan silang sebanyak lebih besar dari tiga atau lebih kecil dari enam, maka disebut polisulfida. Secara kuantitatif, perbedaan rasio belerang dengan bahan pencepat digolongkan dalam masing-masing sistem dalam tabel 2.2.
Tabel 2.2 Penggolongan Sistem Vulkanisasi
Sistem Kadar Belerang (phr) Kadar Bahan Pencepat (phr)
Konvensional 2,0-3,5 0,4-1,2
Semi-efisien 1,0-1,7 1,2-2,5
Efisien 0,4-0,8 2,0-5,0
Setiap sistem memiliki akibat yang berbeda terhadap barang jadi karet yang dihasilkan. Oleh sistem konvensional (95% ikatan poli dan disulfida, 5% ikatan monosulfida) lebih fleksibel karena ikat silangnya lebih panjang, sehingga ketahanan retak lenturnya lebih baik. Dipihak lain, ketahanan panas dan pampatan tetap yang baik akan dihasilkan oleh sistem efisien (20% ikatan poli dan disulfida, 80% ikatan monosulfida), karena ikata C-S lebih kuat daripada ikatan S-S. sistem semi-efisien (50% ikatan poli dan disulfida, 50% ikatan monosulfida) digunakan untuk memvulkanisasi barang jadi karet yang mendekati rujukan dari sistem efisien dan konvensional (Bhuana, K.S, 1999).
Vulkanisasi karet dengan belerang saja merupakan proses yang sangat lambat dan tidak efisien. Reaksi kimia yang terjadi antara sulfur dan hidrokarbon pada karet tepatnya pada ikatan rangkap C=C dan setiap ikat silang membutuhkan 40-50 atom sulfur dan keberadaaan pencepat (accelerator). Proses tanpa pencepat akan membutuhkan sekitar 6 jam pada suhu 140 oC untuk menyelesaikannya, dan ini sama sekali tidak ekonimis untuk standar produksi. Proses vulkanisasi cenderung mengalami degradasi oksidasi dan tidak memiliki cukup alat mekanik untuk melakukan proses ini. Batasan ini akhirnya menemukan bahan pencepat yang kemudian menjadi bagian yang selalu ada dalam formula pencampuran karet sebagai subjek yang selalu diteliti lebih lanjut (Nocil, 2010).