Pengujian Densitas (Density Test) - Pengujian Sampel Kompon Karet

BAB III METODE PENELITIAN

3.6 Pengujian Sampel Kompon Karet

3.6.3 Pengujian Densitas (Density Test)

Pada pengujian ini hanya menggunakan neraca dengan standar ASTM D297. Untuk pengujiannya, kita timbang berat awal karet matang, lalu timbang berat basahnya. Setelah itu dihitung dengan persamaan untuk mencari densitas karet.

3.6.4 Pengujian Kekerasan (Hardness Test)

Pada pengujian ini digunakan alat Durometer Hardness tipe

Mitutoyo Shore A dengan standar ASTM D2240-15. Untuk

pengujiannya, pertama kita pasang durometer pada operating stand. Lalu letakkan sampel pada universal specimen stage, kemudian lakukan satu kali pengujian sampel diambil 5 titik dengan masing- masing jarak titik 6 mm. Setelah itu data diambil pada saat 1 detik setelah indentor mengenai sampel.

3.6.5 Pengujian Pantul (Rebound Test)

Pada pengujian ini menggunakan alat Gibitre Instrument

Rebound Tester dengan standar ASTM D2632-15. Masukkan sampel

ke tempat sampel kemudian kencangkan setiap mur agar sampel tidak lepas. Lalu kita atur encorder tersebut sebesar ± 0,05 dan ± 9 C. Setelah itu dilakukan pengujian dengan enam kali pengukuran, yang terdiri dari tiga kali pengukuran adalah conditioning, dan tiga kali pengukuran berikutny data yang harus dicatat.

3.6.6 Pengujian Pemampatan (Compression Set Test)

Pada pengujian ini menggunakan alat pemampat (Compression Device) dengan standar ASTM D395. Untuk pengujiannya, pertama harus mengukur sampel yang akan diuji mulai dari ketebalan samping kanan, tengah dan kiri dengan jangka sorong. Kemudian masukkan sampel ke dalam alat pemampat dan juga masukkan spacer 0,95 cm dan plat pemampat. Setelah dimasukkan, maka kencangkan semua bautnya. Lalu masukkan alat pemampat yang sudah di isi sampel ke dalam oven selama 22 jam dengan suhu C. Setelah dipanaskan kedalam oven selama 22 jam, sampel dikeluarkan dari alat pemampat, lalu ukur sampel yang telah dikeluarkan dari alat pemampat dan catat sebagai hasil uji.

3.7 Prinsip Kerja Pengujian Spektrofotometer Fourier Transform Infrared ( FT-IR )

Sistem optik Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red ( FT-IR ) dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya disebut sebagai retardasi δ Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistem optik dari Spektrofotometer Infra Red yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistem optik Fourier Transform Infra Red ( FT-IR ).

Pada sistem optik FT-IR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik.

3.8 Prinsip Kerja Pengujian Thermogravimetric Analysis ( TGA )

Cara menggunakan Thermogravimetric Analysis (TGA) bergantung pada jenis dan merk alat. Alat dengan merk yang berbeda memiliki bagian yang berbeda pula. Thermogravimetric Analysis (TGA) dilengkapi dengan alat atau bagian yang berbeda-beda sehingga cara menggunakannya disesuaikan dengan jenis alat. Cara pemakaian TGA dapat dilakukan dengan material yang berupa serbuk dimasukkan ke dalam cawan kecil dari bahan platina, atau alumina ataupun teflon. Pemilihan bahan dari cawan ini perlu disesuaikan dengan bahan uji. Pastikan bahan uji tidak bereaksi dengan bahan cawan serta tidak lengket ketika dipanaskan.

Analisa memerlukan juga bahan standar sebagai referensi dan penyeimbang dari timbangan mikro. Biasanya dipakai alumina sebagai standar yang juga perlu dimasukkan dalam cawan. Alumina dan bahan uji kemudian dimasukkan ke dalam alat TGA. Dalam melakukan analisis dengan TGA yang perlu dilakukan dengan sangat hati – hati adalah ketika meletakkan cawan – cawan diatas papan timbangan. Karena lengan dari pan timbangan sangat mudah patah sehingga dalam menempatkan dan mengambil kontainer perlu dilakukan dengan hati – hati.

Setelah sampel dimasukkan maka kita bisa memprogram urutan pemanasannya. Kita dapat memprogram temperatur dan juga kecepatan pemanasan, alat ini bisa memanaskan sampai sekitar 1000 °C dengan kecepatan sampai 100 °C/menit atau lebih tergantung tipe alat.

3.9 Target Spesifikasi Teknis

Pada pembuatan kompon karet dalam pembuatan tapak ban pesawat terbang dari tiap pengaruh homogenizer, hasilnya diharapkan mencapai target spesifikasi teknis yang ditentukan.

Berikut adalah target spesifikasi yang ditentukan: Kekerasan : 60-66 shore Å Kekuatan tarik : > 20 MPa Elongation at Break : 500 % max Abrasion Resistance : > 120 % ARI Rebound : 45-70 %

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan kompon karet sebanyak 14 kompon karet dengan 9 diantaranya adalah formulasi homogenizer yang dilakukan secara triplo dan 5 kompon karet lainnya yaitu formulasi silika. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan sifat mekanik yang dihasilkan dari kompon karet dari tiap homogenizer dan juga dari tiap jumlah variasi filler yang digunakan. Hasil penelitian ini diharapkan bahwa kompon karet yang memakai salah satu dari homogenizer dan salah satu dari jumlah variasi filler dapat memenuhi target spesifikasi teknis yang telah ditetapkan sehingga kompon tersebut memiliki nilai paling optimum.

4.1 Pengujian secara berulang untuk variasi Homogenizer

Pengujian sifat mekanik untuk formulasi homogenizer dilakukan secara triplo agar hasil yang didapatkan semakin akurat, baik dari waktu matangnya maupun dari sifat mekanik karet yang dihasilkannya. Untuk formulasi homogenizer, jenis homogenizer yang dipakai ada 3 macam, yaitu vestenamer, aktiplast8, dan rhenosin. FV untuk formula yang memakai vestenamer, FA untuk formula yang memakai aktiplast8, dan FR untuk formula yang memakai rhenosin.

4.1.1 Pengaruh variasi jenis Homogenizer terhadap waktu matang (curing time) pada kompon karet Formulasi Homogenizer

Gambar IV.1 Pengaruh variasi jenis homogenizer terhadap waktu matang kompon karet formulasi homogenizer

Berdasarkan grafik diatas nilai rheo dari pengujian sampel secara triplo berbeda-beda. Pada FV, batch 1 dan batch 3 berbeda 1,38 menit, sedangkan pada batch 2 waktu rheo-nya sangat signifikan tingginya sebesar 13,95 menit. Pada FA, batch 2 dan batch 3 tidaklah berbeda signifikan dan hampir sama persis nilainya, sedangkan pada batch 1 waktu rheo-nya cukup rendah sebesar 10,81 menit. Pada FR, batch 2 dan batch 3 tidaklah berbeda signifikan dan hampir sama persis nilainya, sedangkan pada batch 1 waktu rheo-nya cukup tinggi sebesar 13,83 menit. Tiap formulasi homogenizer berbeda waktu matangnya karena dari tiap formulasi memiliki struktur ikatan kimia yang juga berbeda bentuk penyusunannya dan dari percobaan secara triplo didapatkan hasil bahwa FA pada batch 2 dan batch 3 tidak berbeda signifikan dan waktu rheo-nya paling tinggi dari formulasi lainnya karena aktiplast8 dengan logam kompleksnya mempercepat proses mastikasi, menyimpan energi yang cukup pennting dan waktu yang cukup lama sehingga pada pengujian rheo tersebut FA memiliki waktu matang terlama. (Rhein Chemie, 2016) 4.1.2 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Kekuatan Tarik (Tensile

Strength)

Kekuatan tarik yaitu kekuatan maksimum material untuk dapat menahan ketika sedang diregangkan atau ditarik sebelum putus. Hasil uji kekuatan tarik yang diperoleh, berupa grafik diagram batang yang mana hasilnya di dapat dari rumus di mana beban pada sampel dibagi dengan luas permukaan sampel. Dari gambar IV.3 dapat dilihat bahwa semuanya mencapai target spesifikasi teknis dan semuanya lebih besar dari 20 MPa atau lebih besar dari 20 N/mm². Dari batch 1 dan batch 3,

sedangkan pada batch 2 nilainya jauh berbeda. Namun, dari kesemua batch, yang memperoleh nilai kekuatan tarik tertinggi adalah FA dan FA pun memenuhi target spesifikasi teknis.

Karena dari FA sendiri, terdapat ikatan senyawa logam yang mana struktur rantai molekulnya pada kompon karet dipecah oleh suatu proses sehingga oksigen pada atmosfer tersebut berpartisipasi, terutama pada kekuatan tarik dan tear. Maka dengan begitu kompon karet pun dapat memiliki kekuatan tarik dan tear yang sangat kuat. (Rhein Chemie, 2016)

4.1.3 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Kekuatan Tear (Tear Strength)

Gambar IV.3 Hasil uji Tearing pada karet matang formulasi homogenizer Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa pada batch 1 dan batch 3 selama percobaan secara triplo, pengujian tear untuk memperoleh nilai elongation atau perpanjangan dari kesemua formulasi dari kedua batch tersebut semuanya mencapai target spesifikasi teknis dengan nilai yang maksimal 500% elongation. Namun, pada batch 2 hanya nilai FR yang belum memenuhi target spesifikasi teknis karena nilai FR melebihi nilai standar maksimal. Dari batch 1 dan batch 3, nilai Tear untuk elongation atau perpanjangan yang terbesar diperoleh FA.

4.1.4 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Kekuatan Pantul (Rebound)

Gambar IV.4 Hasil uji pantul pada karet matang formulasi homogenizer Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa batch 1 dan batch 3 kesemua formulasi mencapai target spesifikasi teknis di mana untuk nilai rebound harus memenuhi target antara 45-70%. Sedangkan pada batch 2, FR tidak memenuhi target spesifikasi teknis karena berada dibawah 45 %.

Nilai rebound tertinggi dan memenuhi target spesifikasi teknis diperoleh FV baik pada batch 1 dan batch 3 yang perbedaannya gak jauh signifikan dan nilai FV memiliki nilai pantul terbaik. Sedangkan pada batch 2 diperoleh pada FA dengan nilai 48,50 %.

Pada pengujian pantul secara triplo, FV memiliki nilai pantul terbaik karena vestenamer dengan susunan monomer-monomer yang banyak dengan ikatan ganda yang memiliki proporsi yang tinggi maka polioktenamer memberikan kekuatan pantul yang baik pada kompon karet. (Vestenamer Evonik Power To Create, 2012)

4.1.5 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Kekerasan (Hardness)

Gambar IV.5 Hasil uji Hardness pada karet matang formulasi homogenizer Berdasarkan grafik diatas bahwa dari kesemua formulasi untuk nilai kekerasan belum ada yang memenuhi nilai target spesifikasi teknis. Di mana nilai target spesifikasi teknis untuk kekerasan yaitu antara 60-66 shore Å. Maka, dari gambar di atas dapat dilihat bahwa kesemua formulasi baik FV, FA, dan FR semuanya memiliki nilai di atas 66 shore Å.

Karena pada pengujian kekerasan tersebut, belum memakai varian silika sebagai filler yang digunakan untuk memperbaiki nilai kekerasan pada karet (Hemminger & Kammenga, 1989). Sehingga pada pengujian tersebut, nilai kekerasan yang didapatkan belum optimum dan belum memenuhi target spesifikasi teknis.

4.1.6 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Densitas

Gambar IV.6 Hasil uji densitas pada karet matang formulasi homogenizer

Berdasarkan grafik diatas bahwa setiap nilai densitas pada semua formulasi tersebut mencapai target spesifikasi teknis dengan nilai diatas 1 gr/cm³. Pada batch 2 dan 3 nilainya tak jauh berbeda begitupula dengan batch 1 pun tak jauh berbeda. Namun dari kesemuanya, yang memiliki nilai densitas tertinggi pada kesemua batch adalah FV karena pada polioktenamer sendiri, vestenamer memiliki titik leleh yang rendah dan viskositas yang juga rendah saat meleleh sehingga densitas pada FV sangat tinggi.

4.1.7 Pengaruh variasi Homogenizer terhadap Pampatan Tetap (Compression Set)

Berdasarkan grafik diatas, maka nilai pampatan tetap tertinggi baik pada batch 1 maupun batch 3 diperoleh FR. Sedangkan nilai pampatan tetap terendah baik pada batch 1 dan batch 3 diperoleh FV di mana bila nilai pampatan tetap semakin kecil maka berarti kemampuan karet untuk kembali ke bentuk semula setelah mengalami penekanan akan jauh semakin baik.

Maka FV memiliki pampatan tetap yang jauh lebih baik dari formulasi karet yang lain. Pada pengujian pantul secara triplo, FV memiliki nilai pampatan tetap terbaik karena vestenamer dengan susunan monomer-monomer yang banyak dengan ikatan ganda yang memiliki proporsi yang tinggi maka polioktenamer memberikan nilai pampatan tetap yang baik karena memiliki sifat elastomer yang baik. (Vestenamer Evonik Power To Create, 2012)

4.1.8 Pengaruh Variasi Homogenizer terhadap Ketahanan Kikis (Abrassion Resistance)

Pengujian ketahanan kikis dilakukan dengan cara penggesekan karet pada suatu permukaan pengikis. Ketahanan kikis dari karet matang yang di gesekkan pada sebuah amplas kikis dengan mutu tertentu, dengan tekanan dan area tertentu (Basseri, 2005). Hasil uji ketahanan kikis disajikan dalam gambar IV.8 berikut ini :

515 1

Dari grafik di atas dapat pula dilihat bahwa FV baik pada batch 1, batch 2, dan batch 3 menghasilkan kompon karet dengan nilai ketahanan kikis yang paling bagus dan sangat baik dari formulasi homogenizer karet yang lainnya. Di mana nilai ketahanan kikis FV paling tinggi.

Maka FV memiliki ketahanan kikis terbaik dari formulasi karet yang lainnya, karena pada polioktenamer sendiri memiliki kristalinitas yang tinggi, memiliki proporsi yang tinggi pada ikatan ganda konsfigurasi trans, dan juga karena merupakan polimer semikristalin maka sangat kuat terhadap pengikisan. (Vestenamer Evonik Power To Create, 2012)

4.1.9 Kesimpulan Hasil Uji Sifat Mekanik pada Karet Formulasi Homogenizer

Dari kesemua uji sifat karakteristik mekanik kompon karet dengan variasi homogenizer yang dilakukan secara triplo, FV memiliki nilai terbaik lebih banyak pada tiap uji karakteristik kompon karet meskipun pada uji kekuatan tarik dan tear nilai FA yang menggunakan aktiplast8 jauh paling besar dari yang lainnya. Karena FV memiliki nilai terbaik lebih banyak pada tiap uji karakteristik dan sesuai dengan target spesifikasi teknis, maka homogenizer yang paling cocok digunakan untuk formulasi silika adalah vestenamer.

4.2 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap Sifat Mekanik Kompon Karet

4.2.1 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap waktu matang (curing time) pada kompon karet Formulasi Silika

Hasil dari karakterisasi ini berupa kompon karet saat waktu matang.

Gambar IV.9 Pengaruh variasi jumlah silika terhadap waktu matang kompon karet formulasi silika

Dari grafik di atas terlihat bahwa dari tiap formulasi silika, waktu rheo-nya berbeda secara tingkatan dari jumlah silika dan carbon

black yang berbeda. Semakin banyak jumlah silika yang dipakai maka

waktu rheo-nya semakin tinggi begitupun sebaliknya dan dari grafik di atas, FS5 dengan silika yang lebih banyak dan tanpa carbon black justru memiliki waktu rheo yang paling lama. Silika sebagai filler

memiliki nilai isolator yang baik, maka ketika FS5 memakai silika terbanyak justru memiliki waktu rheo yang sangat lama. (R.E Patterson, 2005)

FS1 memiliki waktu rheo yang singkat karena jumlah carbon black yang terbanyak dari formulasi lainnya dan tanpa memakai silika, sehingga karena banyaknya kandungan carbon black yang mana carbon black sendiri memiliki sifat konduktor yang sangat baik (Bansal & Wang, 1993). Jadi, FS1 saat proses curing waktu matangnya paling cepat dari formulasi lainnya.

4.2.2 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Gambar IV.10 Hasil uji kekuatan tarik karet matang formulasi silika Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa semuanya mencapai target spesifikasi teknis dan semuanya lebih besar dari 20 MPa atau lebih besar dari 20 N/mm². Dari gambar di atas, FS4 memiliki nilai kekuatan tarik yang paling tinggi dan terbaik dari formulasi silika lainnya. FS4 dapat memiliki nilai kekuatan tarik yang paling tinggi kemungkinan karena jumlah silikanya yang lebih banyak dari FS1, FS2, dan FS3. FS4 juga selain jumlah silikanya yang sangat banyak juga ada kandungan carbon black yang kemungkinan

535 3

memperbaiki sifat mekanik karet pada FS4 meskipun FS4 kandungan silikanya lebih sedikit dari FS5 yang tanpa kandungan carbon black (Wang et al, 2002). Karena tanpa carbon black, silika dengan silane sulit bekerja dalam memperbaiki sifat mekanik karet matang dan oleh karena itu diperlukan carbon black dalam memperbaiki sifat mekanik karet tersebut (Wang et al, 2002). Sehingga pada pengujian tersebut menunjukkan FS5 turun atau lebih pendek dari FS4 pada grafik.

4.2.3 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap Kekuatan Tear (Tear Strength)

Gambar IV.11 Hasil uji Tearing pada karet matang formulasi silika Berdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa pada FS1, FS2, FS3, dan FS4 mencapai target spesifikasi teknis dengan nilai yang maksimal 500 % elongation. Sedangkan FS5 karena melebihi nilai maksimal maka tidak masuk target spesifikasi teknis karena FS5 dengan silika terbanyak dan tanpa memakai carbon black.

Silika dengan silane sebagai coupling agent dalam aplikasi karet umumnya digunakan untuk meningkatkan nilai kekuatan tear (M.V Heimendahl, 1979). Semakin banyak silika yang dipakai maka nilai kekuatan tear semakin meningkat dan pada pengujian tear nilai FS5 paling besar nilai tear-nya namun melebihi batas maksimal maka tidak masuk target spesifikasi teknis.

Maka untuk nilai elongation terbesar yang mencapai target spesifikasi teknis pada pengujian tear adalah FS4 dengan nilai 430,421 % dengan jumlah silika yang lebih sedikit dari FS5 dan dengan jumlah carbon black yang lebih sedikit dari FS1, FS2, dan FS3.

55 55

4.2.4 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap Kekuatan Pantul (Rebound)

Gambar IV.12 Hasil uji pantul pada karet matang formulasi silika Berdasarkan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa kesemua formulasi silika mencapai target spesifikasi teknis di mana untuk nilai rebound harus memenuhi target antara 45-70%.

Nilai rebound tertinggi dan memenuhi target spesifikasi teknis diperoleh FS5, silika dengan daya regangnya yang kuat dan tetap memiliki resistensi tergelincir justru memberikan daya pantul karet yang sangat baik sehingga FS5 dengan jumlah silika yang terbanyak memiliki nilai pantul yang tertinggi dan memenuhi spesifikasi teknis. (Greenwood, 1997)

4.2.5 Pengaruh variasi jumlah Silika terhadap Kekerasan (Hardness)

Gambar IV.13 Hasil uji kekerasan pada karet matang formulasi silika Berdasarkan grafik diatas bahwa dari kesemua formulasi untuk nilai kekerasan yang memenuhi nilai target spesifikasi teknis adalah FS3 dan FS4. Di mana nilai target spesifikasi teknis untuk kekerasan yaitu antara 60-66 shore Å.

Carbon black memiliki dimensi agregat yang tersebar secara merata di mana carbon black memiliki struktur kristalin grafit yang cukup tinggi sehingga dengan indikasi carbon black memiliki piringan-piringan grafit yang berkembang secara kasar dan paralel satu sama lain hingga membuat kekuatan sifat mekaniknya seperti kekerasan dan juga ketahanan kikisnya sangat kuat (B.E Warren, 1954). Sedangkan silika yang memiliki sifat karakteristik seperti padatan kristalin lainnya, walaupun cukup kuat namun sangat mudah untuk rapuh dan mudah terkelupas karena pada silika terdapat silikon sebagai inti senyawa (William O’Mara). Selain itu silika juga tidak memiliki ordo tiga dimensi dalam jangkauan yang panjang sehingga silika yang sifatnya keras pun mudah untuk getas. (R. K. Iler, 1979)

Makanya nilai FS3 dan FS4 memiliki nilai kekerasan yang sesuai target spesifikasi kemungkinan besar dikarenakan jumlah silika dan carbon black yang digunakan. FS3 memiliki nilai kekerasan tertinggi yang masuk target spesifikasi dikarenakan jumlah silika dan carbon black jumlahnya tidak terlalu besar di mana jumlah keduanya yang seimbang dengan phr yang sama yaitu sebesar 25 phr.

57 57

Dalam dokumen Laporan Penelitian dan id bab 1 (Halaman 65-86)