C. Rancangan Percobaan
2. Lateks Depolimerisasi
Selain lateks pekat, lateks yang digunakan dalam penelitian ini adalah lateks depolimerisasi. Lateks depolimerisasi adalah lateks yang mengalami proses pemutusan rantai polimer isoprena yang panjang menjadi rantai polimer yang pendek. Depolimerisasi merupakan salah satu cara mengubah struktur molekul karet menjadi lebih lunak dan mempunyai bobot molekul rendah. Tahapan lebih lanjut yang diharapkan adalah dapat diaplikasikan sebagai bahan baku produk yang membutuhkan sifat lekat yang baik. Jika rantai molekulnya lebih pendek, diharapkan kemampuan partikel karet alam tersebut melekat pada permukaan media akan lebih baik, sehingga meningkatkan daya rekatnya.
Keberhasilan proses depolimerisasi sangat tergantung pada kestabilan atau kemantapan lateks selama proses depolimerisasi. Selama proses depolimerisasi berlangsung, aglomerasi (penggumpalan) partikel karet harus diusahakan dapat dicegah. Kemantapan atau kestabilan lateks selama proses
34 depolimerisasi dapat dijaga dengan menambahkan bahan penstabil lain, yakni surfaktan. Gugus hidrofilik pada surfaktan akan berinteraksi dengan air, sedangkan gugus hidrofobiknya akan berinteraksi dengan lapisan fosfolipid pada partikel karet. Dengan demikian, dispersi partikel karet di dalam air pada sistem lateks lebih stabil.
Pada saat surfaktan dimasukkan ke dalam lateks, maka partikel-partikel karet yang semula diam akan bergerak untuk berikatan dengan surfaktan. Penambahan surfaktan harus sesuai dengan dosisnya. Jika surfaktan yang ditambahkan jumlahnya terlalu kecil, maka surfaktan tidak dapat melindungi seluruh partikel karet sehingga masih ada partikel karet yang bergerak dan memungkinkan terjadinya tumbukan antar partikel karet yang menyebabkan lateks menggumpal.
Penambahan surfaktan sebagai anti koagulan sebelum proses depolimerisasi perlu dilakukan. Surfaktan jenis sodium lauril sulfat termasuk jenis surfaktan anionik yang lebih dapat mempertahankan kestabilan lateks dibandingkan surfaktan polietilene lauril eter, karena surfaktan tersebut mempunyai muatan negatif, sehingga sesuai digunakan pada lateks yang mengandung partikel karet bermuatan negatif. Muatan negatif pada surfaktan sodium lauril sulfat dapat menurunkan tegangan antar muka antara partikel karet dan serumnya, sehingga dispersi partikel karet dalam lateks semakin stabil.
Proses degradasi bisa menjadi lebih efektif dengan ditambahkannya toluen ke dalam lateks dengan KKK yang tinggi. Penambahan toluen ke dalam lateks berguna untuk mengembangkan molekul karet. Hal tersebut diduga disebabkan oleh semakin tinggi kadar karet dalam lateks, berarti jarak antar molekul karet dalam lateks semakin dekat dan jumlah air dalam lateks lebih sedikit, sehingga toluen dapat dengan mudah mengembangkan molekul karet. Oleh karena itu, bahan-bahan pedegradasi (H2O2 dan NaOCl) lebih mudah masuk ke dalam rantai hidrokarbon karet alam dan memutus rantai molekulnya menjadi lebih pendek.
Di sisi lain, semakin rendah kadar karet dalam lateks, berarti semakin banyak jumlah air dalam lateks dan semakin jauh jarak antar molekul karet
35 dalam lateks. Jumlah air yang banyak dan jarak antar molekul karet yang semakin jauh dapat menghalangi pengembangan molekul karet oleh toluen, karena toluen bersifat hidrofobik (sulit larut dalam air yang menyelubungi molekul karet), sehingga toluen sulit mencapai partikel karet dalam lateks dan sulit mengembangkan molekul karet dan menyebabkan bahan pendegradasi sulit masuk ke dalam molekul karet untuk memutus rantai molekulnya atau rantai polimernya.
Proses degradasi rantai polimer karet alam dapat terjadi secara kimia melalui suatu reaksi reduksi-oksidasi (redoks) dengan bantuan senyawa-senyawa tertentu. Pada sistem reaksi redoks, senyawa-senyawa yang umumnya berperan sebagai oksidator adalah hidrogen peroksida (H2O2), sedangkan senyawa reduktornya adalah klorit (OCl-). Penambahan hidrogen peroksida akan mendegradasi rantai molekul melalui pembentukan senyawa radikal bebas. Mekanisme reaksi pembentukan radikal bebas oleh H2O2 adalah sebagai berikut:
ROOR → 2OR
H2O2 → 2 OH* (radikal hidroksil)
Selain membentuk radikal, sebagian senyawa hidrogen peroksida juga akan mengalami reaksi disproporsionasi, yaitu suatu jenis reaksi reduksi oksidasi yang terjadi apabila senyawa tunggal dioksidasi dan direduksi. Senyawa ini ditambahkan pertama kali ke dalam lateks, sehingga sebagian akan mengalami reaksi disproporsionasi membentuk air dan oksigen yang ditandai dengan munculnya gelembung-gelembung gas pada sistem.
Senyawa yang ditambahkan ke dalam lateks selanjutnya adalah natrium hipoklorit (NaOCl). Natrium hipoklorit merupakan reduktor yang digunakan sebagai bahan peptiser yang dapat mempercepat reaksi degradasi molekul oleh peroksida pada suhu rendah. Selain itu, natrium hipoklorit berfungsi untuk menyediakan oksigen yang akan digunakan oleh hidrogen peroksida dalam proses oksidasi.
Lateks hasil depolimerisasi kemudian diuji juga karakteristiknya. Pengujian karakteristik lateks depolimerisasi sama seperti pengujian karakteristik yang dilakukan pada lateks pekat. Hasil analisis atau pengujian
36 karakteristik lateks depolimerisasi dapat dilihat pada Lampiran 10. Karakteristik lateks depolimerisasi yang pertama kali dianalisis adalah kadar alkalinitas atau kadar amonia lateks. Dari hasil analisis didapatkan bahwa kadar amonia pada lateks depolimerisasi adalah sebesar 0,14%. Kadar amonia pada lateks depolimerisasi lebih rendah daripada lateks pekat, karena pada amonia menguap selama proses depolimerisasi akibat pengadukan dan pemanasan.
Sama halnya dengan lateks pekat, KKK lateks depolimerisasi juga dianalisis dan didapatkan hasil KKK lateks depolimerisasi sebesar 46,73%. KKK diukur berdasarkan persentase perbandingan antara bobot karet kering dengan bobot lateks. KKK lateks depolimerisasi lebih rendah daripada KKK lateks pekat karena pada saat proses depolimerisasi terjadi penambahan bahan-bahan lain yang menyebabkan volume dan bobot lateks bertambah, tetapi kadar karet dalam lateks tetap. Hal tersebut yang menyebabkan KKK lateks depolimerisasi lebih rendah daripada lateks pekat.
Hasil analisis KJP menunjukkan bahwa KJP dari lateks depolimerisasi adalah sebesar 51,47%. Hasil tersebut lebih rendah dari KJP lateks pekat. Hal itu juga terjadi karena selama proses depolimerisasi, penambahan bahan-bahan kimia yang bersifat cair hanya meningkatkan volume dan bobot lateks, akan tetapi, jumlah bahan-bahan padatan (karet dan non karet) dalam lateks tidak berubah, maka dari itu KJP lateks depolimerisasi lebih rendah daripada lateks pekat. Hampir sama dengan KKK, KJP diukur dari perbandingan bobot padatan setelah pemanasan dengan bobot lateks sebelum pemanasan.
Waktu kemantapan mekanik lateks depolimerisasi yang didapatkan lebih rendah daripada waktu kemantapan mekanik lateks pekat, yaitu sebesar 109 detik. Waktu kemantapan mekanik yang lebih rendah ini disebabkan karena lateks mengalami penurunan kemantapan atau ketahanan terhadap pengadukan selama proses depolimerisasi. Sebenarnya, lateks pekat mengalami kenaikan WKM selama penyimpanan dengan pengadukan perlahan hingga batas waktu tertentu, kemudian WKM lateks pekat akan menurun kembali. Kemungkinan proses depolimerisasi telah mempercepat siklus WKM lateks, sehingga WKM lateks depolimerisasi menjadi rendah.
37 Kadar VFA atau asam lemak eteris pada lateks depolimerisasi lebih tinggi dari kadar VFA dalam lateks pekat, yaitu sebesar 0,047 g KOH/100 g JP. Nilai VFA yang lebih tinggi ini disebabkan selama proses depolimerisasi dan penyimpanan, telah terjadi penguraian bahan-bahan non karet seperti karbohidrat atau protein oleh mikroorganisme dalam lateks menjadi asam lemak eteris seperti asam format, asam asetat, dan asam propionat. Kadar VFA yang terlalu tinggi dan melebihi SNI kurang dikehendaki karena asam-asam yang dihasilkan akan mengganggu pH dan kemantapan lateks. Selain itu, kadar VFA yang tinggi akan mempengaruhi (menurunkan) mutu dari lateks tersebut.
Kadar nitrogen adalah jumlah zat-zat yang mengandung nitrogen yang terdiri dari protein dan turunannya. Kadar nitrogen diuji untuk mengetahui jumlah protein yang ada dalam lateks. hal ini dilakukan karena protein merupakan salah satu pelindung molekul karet. Kadar nitrogen pada lateks depolimerisasi adalah sebesar 0,14%. Hal ini menunjukkan bahwa protein yang terkandung dalam karet berkurang.
Penurunan kadar nitrogen disebabkan oleh beberapa hal, antara lain terbuangnya fase protein pada saat proses sentrifugasi (pemekatan) lateks, larutnya protein dalam aseton pasa saat lateks digumpalkan, dan HNS yang ditambahkan berhasil mengikat gugus amida. Penurnan kadar nitrogen juga dapat disebabkan selama depolimerisasi, hidrogen peroksida yang memiliki sifat asam mampu merusak protein. Selain itu, selama proses pemeraman lateks dengan toluen, ada sebagian protein yang larut dalam toluen.
Viskositas Brookfield pada lateks depolimerisasi ternyata lebih rendah daripada viskositas Brookfield pada lateks pekat. Nilai viskositas Brookfield lateks depolimerisasi adalah sebesar 18,3 cP. Viskositas Brookfield lateks depolimerisasi lebih rendah juga disebabkan oleh proses depolimerisasi lateks. Pada awal proses depolimerisasi, pemeraman lateks oleh toluena dapat mengembangkan molekul karet, sehingga kekentalan lateks menurun. Setelah itu, pada akhir proses depolimerisasi, telah terjadi pemutusan rantai molekul poliisoprenayang panjang menjadi lebih pendek, sehingga bobot
38 molekul lateks depolimerisasi menjadi lebih rendah yang mengakibatkan viskositasnya menurun.
Viskositas Mooney merupakan salah satu parameter penting dalam penelitian depolimerisasi, karena dapat memberikan gambaran kasar bobot molekul sampel. Proses depolimerisasi berhasil jika viskositas Mooney lateks depolimerisasi lebih rendah dari viskositas Mooney lateks pekat. Viskositas
Mooney lateks depolimerisasi juga lebih rendah dari viskositas Mooney
lateks pekat. Viskositas Mooney lateks depolimerisasi adalah sebesar 16,50 (ML (1+4) 100oC). Hal tersebut menunjukkan bahwa proses depolimerisasi telah berhasil memperpendek rantai molekul karet (menurunkan bobot molekul karet alam) yang terlihat dari nilai viskositas Mooney lateks depolimerisasi yang lebih kecil dari nilai viskositas Mooney lateks pekat. B. Homogenitas Campuran Lateks dengan Aspal Secara Visual
Pada penelitian ini, lateks karet alam dipilih untuk dicampurkan dengan aspal karena pencampuran lateks dengan aspal menghasilkan produk yang lebih efisien dibandingkan dengan bentuk lain dari karet dalam jumlah yang sama. Selain itu, harga lateks karet alam lebih rendah daripada harga produk karet lainnya, khususnya produk karet olahan dan juga penggunaan lateks mempermudah produksi atau pembuatan aspal berkaret. Penggunaan lateks pekat lebih disukai dalam pencampuran lateks dengan aspal, karena lateks pekat memiliki KKK lebih tinggi dari lateks kebun. Selain itu, lebih tahan lama untuk disimpan dan pada proses pencampuran dengan aspal, menghasilkan lebih sedikit buih karena kandungan air yang lebih sedikit dibandingkan dengan lateks kebun. Hal ini dapat membantu kemudahan dan keamanan pada saat proses pencampuran.
Pencampuran lateks ke dalam aspal diawali dengan pemanasan aspal pada suhu 160-170oC. pada suhu tersebut aspal mencair sempurna. Aspal tersebut dipanaskan atau dicairkan pada wadah dengan volume aspal 2/3 volume wadah. Hal tersebut bertujuan agar memberikan ruang untuk campuran yang mengembang pada saat lateks dimasukkan ke dalam aspal panas. Pengembangan volume campuran tersebut disebabkan oleh penguapan
39 air dalam lateks. Memasukkan atau mencampurkan lateks ke dalam aspal harus secara perlahan-lahan, karena jika lateks dicampurkan sekaligus, maka akan terjadi pengembangan buih yang tidak terkontrol. Pencampuran lateks ke dalam aspal dalam jumlah yang cukup banyak harus dilakukan secara hati-hati karena lateks mengandung sekitar 40% air dan temperatur pencampuran lebih tinggi daripada titik didih air. Pengadukan dilakukan selama 30 menit setelah lateks dimasukkan semua ke dalam aspal dan kestabilan temperatur harus tetap dijaga untuk menghasilkan homogenitas karet dalam aspal yang baik.
Pencampuran lateks pekat dalam konsentrasi atau jumlah besar ke dalam aspal menyebabkan campuran aspal dan karet (aspal modifikasi) menjadi lebih viskos dan menjadi kurang homogen. Hal tersebut dapat dilihat dengan cara pengujian visual campuran aspal dan karet secara sederhana. Pengujian visual aspal modifikasi dapat dilakukan dengan cara penuangan aspal modifikasi cair ke permukaan wadah yang datar. Penuangan aspal modifikasi cair tersebut bertujuan untuk melihat keseragaman penyebaran karet dalam aspal. Cara pengujian homogenitas dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 14. Pengujian Homogenitas Aspal Modifikasi Secara Visual Karet yang tidak homogen atau tidak menyebar secara merata dalam aspal akan terlihat gumpalan-gumpalan pada aliran aspal cair pada saat dijatuhkan dan pada saat jatuh di permukaan wadah yang datar, akan terjadi penumpukan aspal modifikasi pada satu pusat atau dengan kata lain aspal modifikasi tersebut tidak menyebar di atas wadah. Sebaliknya, pada aspal
40 modifikasi dengan homogenitas karet yang baik, pada saat aspal cair dialirkan atau dituang, tidak terlihat adanya gumpalan-gumpalan dan pada saat aspal cair jatuh di atas permukaan wadah datar, aspal tersebut langsung menyebar ke seluruh bagian permukaan wadah.
Dari hasil pengujian secara visual dapat terlihat bahwa semakin banyak kosentrasi atau dosis karet dalam aspal, maka homogenitasnya semakin berkurang yang terlihat dari semakin banyaknya gumpalan-gumpalan pada aliran aspal cair. Dari hasil pengujian juga terlihat perbandingan homogenitas antara aspal yang dicampur dengan lateks pekat dengan aspal yang dicampur dengan lateks depolimerisasi. Aspal yang dicampur dengan lateks depolimerisai homogenitasnya lebih baik daripada aspal yang dicampur dengan lateks pekat. Aspal yang dicampur dengan lateks depolimerisasi hampir tidak terlihat adanya gumpalan pada aliran aspal cair dan pada saat aspal menyentuh permukaan wadah, aspal menyebar merata. Sebaliknya, aspal yang dicampur dengan lateks pekat terlihat gumpalan-gumpalan pada aliran aspal cair dan pada saat aspal menyentuh permukaan wadah, aspal menumpuk di satu pusat atau dengan kata lain tidak jatuh menyebar secara merata ke seluruh bagian permukaan wadah.
Hasil pengukuran secara visual atau kualitatif memperlihatkan bahwa aspal yang dicampurkan dengan lateks jenis lateks pekat dan bahan tambahannya atau disimbolkan dengan kode L1, L2, L3 dan L4 pada konsentrasi 7% karet dalam aspal (K7), menghasilkan campuran yang tidak homogen, sedangkan pada konsentrasi 5% karet dalam aspal (K5), menghasilkan campuran yang kurang homogen dan pada konsentrasi 3% karet dalam aspal (K3), menghasilkan campuran yang agak homogen. Aspal yang dicampurkan dengan lateks jenis lateks depolimerisasi dan bahan tambahannya atau disimbolkan dengan kode L5, L6, L7 dan L8 pada konsentrasi 7% karet dalam aspal (K7), menghasilkan campuran yang agak homogen, sedangkan pada konsentrasi 5% karet dalam aspal (K5) dan pada konsentrasi 3% karet dalam aspal (K3), menghasilkan campuran yang homogen.
41 Perbedaan homogenitas antara aspal yang dicampur dengan lateks pekat (L1, L2, L3 dan L4 ) serta lateks depolimerisasi (L5, L6, L7 dan L8) disebabkan oleh perbedaan bobot molekul atau panjang rantai molekul polimer serta kemudahan polimer karet untuk berikatan dengan senyawa lain dan kemudahan untuk dimodifikasi. Lateks depolimerisasi memiliki rantai polimer yang lebih pendek daripada lateks pekat dan juga bobot molekul yang lebih kecil daripada lateks pekat yang ditandai dengan nilai viskositas
Mooney lateks depolimerisasi yang lebih kecil daripada lateks pekat.
Pendeknya rantai polimer atau bobot molekul yang kecil menyebabkan lateks depolimerisasi lebih mudah untuk bercampur dan berikatan dengan aspal, sehingga partikel karet dapat menyebar lebih merata dalam aspal.