TINJAUAN PUSTAKA
2.2 PEMBUATAN PRODUK FILM LATEKS KARET ALAM
Kompon lateks merupakan campuran dari lateks karet alam dengan berbagai bahan kimia yang diperlukan untuk menghasilkan suatu produk akhir berupa vulkanisat dengan proses tertentu. Kompon lateks diperlukan dalam pembuatan produk film lateks karet alam. Berbagai bahan kimia yang digunakan berupa bahan pengisi, bahan penyerasi, bahan vulkanisasi, bahan pengaktif, bahan pemercepat reaksi, bahan penstabil, dan bahan antioksidan.
2.2.1 BAHAN PENGISI (FILLER)
Bahan pengisi (filler) merupakan bahan yang dapat ditambahkan dalam jumlah yang besar atau secukupnya untuk mengurangi penggunaan matriks yang digunakan dalam kompon. Bahan pengisi juga dapat didefinisikan sebagai bahan yang inert dan tidak beracun dalam pemrosesan. Tujuan penambahan bahan pengisi ke dalam matriks karet adalah untuk mengurangi biaya produksi dan kadang-kadang bertindak sebagai bahan penguat. Bahan pengisi penguat (reinforcing filler) akan meningkatkan siat mekanik seperti kekuatan tarik, pemanjangan saat putus dan ketahanan sobek pada vulkanisat karet. Contoh dari bahan pengisi penguat adalah karbon hitam, silika, kalsium silikat, zink oksida dan lain-lain. Sebaliknya, bahan pengisi bukan penguat biasanya digunakan untuk memberikan warna putih atau cerah, mengurangi biaya dan menghasilkan sifat khas tertentu pada vulkanisat seperti konduktivitas termal.
Bahan pengisi tidak boleh terkontaminasi oleh mangan, tembaga dan uap lembab. Zat logam akan menurunkan mutu karet dan uap lembab akan menyebabkan pembentukan lubang selama proses pematangan (curing). Oleh karena itu, bahan pengisi harus dikeringkan terlebih dahulu sebelum ditambahkan ke dalam matriks karet. Pengaruh sifat penguat dari bahan pengisi tergantung pada ukuran partikel, bentuk dan luas permukaan. Ukuran partikel bahan pengisi sangat penting dalam kompon karet karena akan mempengaruhi sifat mekanik dari vulkanisat yang dihasilkan [26].
2.2.2 BAHAN PENYERASI (COMPATIBILIZER)
Campuran polimer yang tidak serasi kebanyakan akan menunjukkan struktur fasa yang kasar dan adhesi antarmuka yang lemah. Hal ini akan mengakibatkan lemahnya sifat mekanik pada seluruh lapisan polimer yang menyebabkan terjadinya patahan lokal. Oleh karena itu, campuran dari polimer yang tidak serasi tidak cocok untuk aplikasi bahan. Dengan demikian, diperlukan komponen ketiga yang perlu ditambahkan pada campuran supaya meningkatkan efek kohesif. Prosedur ini dinamakan penyerasian dan bahan yang digunakan dinamakan bahan penyerasi [27].
Untuk memperoleh campuran dengan sifat mekanik yang baik, perlu ditambahkan satu atau lebih bahan penyerasi ke dalam campuran tersebut. Penyerasian dapat didefinisikan sebagai proses pengurangan entalpi pencampuran atau membuatnya menjadi negatif. Dalam hal ini, peran dari bahan penyerasi yaitu:
• Mengurangi energi antarmuka dan meningkatkan adhesi antarfasa dengan pengakumulasian pada perbatasan lapisan sehingga mengurangi ukuran partikel dari fasa terdispersi.
• Memperoleh dispersi yang lebih baik selama pencampuran.
• Menstabilkan dispersi terhadap aglomerasi selama pemrosesan dan masa pemakaian.
• Mencapai morfologi yang stabil yang akan memberikan perpindahan tegangan yang lancar dari satu fasa ke fasa lain dan memungkinkan produk untuk menahan kegagalan akibat beban berlebihan.
Lokasi dari bahan penyerasi pada antarmuka menggantikan homopolimer untuk saling menjauh dan kontak langsung antara campuran polimer yang tidak
serasi, akibatnya, digantikan oleh interaksi yang lebih serasi antara bahan penyerasi dengan komponen campuran. Hal ini akan mengurangi entalpi pencampuran antara homopolimer yang mengakibatkan keserasian yang lebih baik antarfasa juga memiliki morfologi yang lebih stabil [28].
Penambahan bahan penyerasi akan memberikan pembentukan lapisan antarmuka yang lebih tebal. Hal ini akan memungkinkan beban yang diberikan untuk dipindahkan antarfasa dan mengakibatkan distribusi beban yang seragam ketika campuran diberikan beban sehingga meningkatkan kekuatan campuran [29].
2.2.3 BAHAN VULKANISASI
Vulkanisasi adalah proses yang meningkatkan elastisitas keseluruhan dari karet dengan mengikat rantai senyawa karet melalui ikatan sambung silang. Pembentukan ikatan sambung silang dilakukan dengan pemanasan untuk menimbulkan suatu reaksi kimia untuk membentuk jaringan tiga dimensi yang stabil. Hal tersebut akan memberikan sifat ketahanan dan kekuatan tertentu pada karet. Bahan vulkanisasi yang paling sering digunakan pada karet adalah sulfur. Hal ini disebabkan oleh kandungan poliisoprena pada karet alam yang memiliki banyak ikatan rangkap di dalam rantai molekulnya dan akan bereaksi dengan sulfur untuk membentuk jaringan tiga dimensi. Selain itu, sulfur memiliki harga yang tidak mahal, mudah diperoleh dan hanya diperlukan sejumlah kecil sulfur untuk melakukan proses vulkanisasi pada karet alam [26, 30].
Secara umum, ada sejumlah posisi yang tertarik pada atom sulfur di sepanjang molekul karet yang dinamakan cure sites. Dalam reaksi vulkanisasi, cincin berikatan delapan dari sulfur megalami pemutusan menjadi bagian yang lebih kecil dengan jumlah atom yang bervariasi. Gambar 2.2 menunjukkan proses sambung silang sulfur dengan poliisoprena. Satu atau lebih atom sulfur dapat terikat pada ikatan rangkap. Jembatan sulit dapat bervariasi dari dua sampai sepuluh atom. Panjang rantai sulfur dapat mempengaruhi sifat fisika dari vulkanisat. Semakin pendek rantai sulfur maka semakin baik ketahanan panas dari vulkanisat tersebut. Ikatan sambung silang yang tinggi dalam vulkanisat karet akan menghasilkan sifat dinamik yang baik. Sifat lentur yang baik dapat mengurangi pembentukan celah dan akibatnya meminimalkan kegagalan pada produk karet [26].
Gambar 2.2 Proses Sambung Silang Sulfur dengan Poliisoprena [26]
2.2.4 BAHAN PENGAKTIF (ACTIVATOR)
Bahan pengaktif merupakan bahan yang digunakan untuk mengaktifkan bahan pemercepat pada saat proses vulkanisasi. Contoh dari bahan pengaktif adalah zink oksida, zink stearat, asam stearat, kalsium oksida, dan kompleks logam thiodiglikol. Zink oksida (ZnO) merupakan bahan pengaktif yang paling umum digunakan dalam industri karet untuk meningkatkan laju dan efisiensi vulkanisasi. Kation zink dari zink oksida akan bereaksi dengan bahan pemercepat untuk membentuk kompleks aktif zink-bahan pemercepat yang merupakan salah satu dari langkah utama dalam proses vulkanisasi. Kompleks ini akan bereaksi dengan sulfur untuk membentuk agen aktif yang berinteraksi dengan bagian alilik dari karet untuk membentuk ikatan sambung silang. Penambahan zink oksida akan meningkatkan efisiensi vulkanisasi, sifat vulkanisat dan mengurangi waktu vulkanisasi [31].
Selain berperan sebagai bahan pengaktif, penambahan zink oksida (ZnO) juga dapat mengurangi pembentukan panas dan meningkatkan ketahanan terhadap abrasi. Zink oksida (ZnO) bertindak sebagai peredam panas yang menerima energi gesekan tanpa peningkatan besar dalam temperatur internal. Penambahan zink oksida (ZnO) juga dapat meningkatkan ketahanan panas dari vulkanisat dan ketahanannya pada pembebanan dinamik. Konduktivitas termal yang tinggi dari zink oksida (ZnO) membantu menghilangkan konsentrasi panas yang dapat mempengaruhi sifat dari karet [32].
2.2.5 BAHAN PEMERCEPAT REAKSI (ACCELERATOR)
Dalam reaksi vulkanisasi, bahan pemercepat melaksanakan fungsi yang penting dalam menurunkan waktu yang dibutuhkan untuk vulkanisasi. Untuk memperoleh sifat akhir yang lebih baik, karet alam ditambahan dengan berbagai jenis dan jumlah bahan pemercepat pada proses vulkanisasi. Peningkatan perbandingan bahan pemercepat dan sulfur dipercaya dapat mengurangi modifikasi rantai utama, mengurangi pembentukan struktur siklik, mengurangi tingkat sambung silang sulfur dan meningkatkan efisiensi vulkanisasi. Perubahan ini dalam struktur akan berhubungan dengan peningkatan sifat mekanik dari produk akhir [33].
ZDEC (Zinc diethyl dithiocarbamate) merupakan salah satu kompleks zink yang digunakan pada industri karet. ZDEC dikenal sebagai bahan pemercepat yang sangat cepat dengan penambahan zink oksida (ZnO) sebagai aktivator dalam sistem vulkanisasi. Dalam proses vulkanisasi, ZDEC sering dihubungkan dengan pemercepat dan peningkat pembentukan sambung silang sehingga meningkatkan sifat fisika dari produk akhir. Reaksi dari ZDEC dan ZnO dengan sulfur membentuk kompleks sulfur-pemercepat aktif yang cocok untuk memicu pembentukan ikatan sambung silang sulfur di antara rantai polimer dan menghasilkan sambung silang mono-, di-, atau polisilfidik [34].
2.2.6 BAHAN PENSTABIL (STABILIZER)
Penambahan dari bahan kimia tertentu pada lateks biasanya akan menurunkan stabilitas koloidnya. Sebagai contoh, dengan penambahan zink oksida (ZnO), lateks menebal hingga ketebalan tertentu dan stabilitas kimia lateks sangat terpengaruh. Oleh karena itu, lateks harus distabilkan dengan tepat sebelum penambahan bahan kimia. Bahan penstabil biasanya berada pada tiga kelompok yaitu alkali, bahan permukaan aktif dan koloid pelindung. Kalium hidroksida (KOH) digunakan secara luas sebagai alkali penstabil. Dengan penambahan KOH, pH dari lateks ditingkatkan hingga sekitar 12. Stabilitas kimia lateks juga ditingkatkan [35].
2.2.7 BAHAN ANTIOKSIDAN (ANTIOXIDANT)
Karet alam seperti polimer lain rentan pada degradasi oksidatif yang mengakibatkan penurunan sifat fisika. Oksidasinya akan meningkat dari
pembentukan radikal bebas peroksida yang dapat mengakibatkan reaksi pemotongan molekul karet. Antioksidan, baik yang alami maupun sintetis, merupakan bahan aditif yang penting untuk mencegah reaksi oksidasi. Hal ini disebabkan antioksidan dapat menghambat reaksi oksidasi tersebut [36].
Panas dan oksigen, baik secara terpisah ataupun secara bersamaan, dapat menyebabkan degradasi molekul karet yang akan mengakibatkan penurunan sifat fisika. Sifat aging dari molekul karet dalam lateks baik karena molekul-molekulnya belum mengalami degradasi mekanik, seperti yang diakibatkan oleh mastifikasi dalam karet kering. Antioksidan secara umum digunakan dalam kompon lateks, terutama dalam produk seperti barang pencelupan dimana perbandingan antara daerah permukaan dan massa tinggi. Antioksidan yang umumnya digunakan terbagi menjadi dua kelompok yaitu [35]:
• Antioksidan berbasis amina
Antioksidan jenis ini sangat kuat, namum dapat menyebabkan perusakan warna film.
• Antioksidan berbasis fenol
Antioksidan ini kurang aktif daripada antioksidan amina, tetapi tidak merusak warna sehingga digunakan secara luas dalam aplikasi lateks.
