RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET)

(1)

2015/10/19

RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET)

Intisari dari buku

(Science and technology of Rubber, edited by James E. Mark ) dengan tambahan referensi dari berbagai sumber

By. Muhammad Akhsin Muflikhun

(2)

2015/10/19 2

Pengertian dari karet/rubber

• Adalah material yang memiliki sifat elastis dengan bentuk rantai carbon yang disebut polymer. Penggabungan antara elastis dan polymer ini disebut elastromer. Dalam bahasa umum elastromer disebut dengan Rubber.

Source: Engineering with Rubber. How to design rubber components. Edited by Alan N. Gent, 1992

(3)

2015/10/19 3

Klasifikasi Rubber

• Natural Rubber

Disebut dengan Latex, merupakan sari dari

getah pohon Hevea brasiliensis dengan rumus Poly isoprene (C ₅ H ₈ ).

• Synthetic Rubber

Rekayasa teknologi untuk membentuk rantai carbon dengan sifat seperti Rubber. Memiliki banyak varian.

Source: Engineering with Rubber. How to design rubber components. Edited by Alan N. Gent, 1992

(4)

2015/10/19 4

Natural Rubber

• Bahan dari Latex. Pada teknologi modern,

latex alami dalam proses pembuatan produk lanjutan dicampur dengan diberi tambahan komponen untuk menambah sifat baru

didalam sifat aslinya, seperti*;

a) Thickning agent b) Vulcanizing agent c) Fillers

d) Dispersing agents e) Emulsifying agents f) Compounding agents

Source: Polymer Science; Introducing to Fibre Science and Rubber Technology , by Utpal Kumar Niyogi, 2007

(5)

2015/10/19 5

SYNTHETIC RUBBER

a) Styrene – Butadiene Rubber (SBR) : Anti abrasi dan mampu memberi kestabilan pada roda karet saat di campur dengan Latex.

b) Polybutadiene : Sebagai ban Truck berat saat dicampur dengan Latex dan SBR.

c) Nitrile Rubber (NBR) : automotive industri, resistan terhadap Oli, Bensin, dan senyawa kimia.

d) Chloroprene Rubber (CR) : Kuat secara mekanis, tahan terhadap tekanan, tahan api, awet, kualitas standard untuk seal di oli atau bahan bakar.

e) Ethylene- Propylene Rubber : Bahan campuran Latex dan SBR pada ban sebagai penahan saat tekanan tinggi dan mampu lentur.

f) Butyl Rubber (IIR) : Digunakan dalam proses vulkanisir.

g) Chlorobutyl Rubber : Seal pada tabung oksigen atau gas.

h) Polysulfide Rubber (TR) : Campuran cat agar cepat kering.

i) Liquid Polysulfides : Sebagai seal di pesawat terbang atau kapal selam.

j) Silicone Rubber (SI) : cocok dipakai di kondisi/temperatur eksterm dengan kelemahan di tensile strength yang rendah. Dipakai di rudal.

k) Fluorocarbon Elastomers : Gasket dan O-ring pada pesawat terbang.

l) Thermoplastic Elastomers (TPE) : Wire insulation.

m) Thermoplastic Polyurethanes : Rantai mobil salju.

n) Styrene thermoplastic elastomers : Penyaring UV dan tempearatur udara.

o) Ethylene - propylene copolymers (EPM) : Penyaring UV.

p) Polyether – polyester TPE : Komponen mesin mobil q) Polyether- polyamide copolymers : Gear dan kabel.

(6)

2015/10/19 6

Penggunaan Rubber

(7)

2015/10/19 7

Styrene – Butadiene Rubber (SBR)

SBR adalah jenis yang paling banyak digunakan sebagai campuran Latex karena: Harga murah, Good abrasion, memiliki struktur lebih homogen dibanding Latex.

Struktur SBR adalah copolymer dengan nama

styrene (CH

₂

CHC

₆

H

₅

) dan 1,3-butadiene (CH

₂

CHCHCH

₂

)

Komposisi dari Styrene adalah 23.5% total dengan perbandingan (1 styrene dilingkari dengan 6 atau 7 butadine)

SBR dapat di buat dengan emulsion polymerization dan solution polymerization.

SBR dapat dibuat dalam kondisi panas (±50°C) atau dalam kondisi dingin (±4°C).

(8)

2015/10/19 8

Styrene – Butadiene Rubber (SBR)

(9)

2015/10/19 9

Polybutadiene

•Proses pembuatan Polybutadiene berasal dari : polymerization recipe yielding 90% in 2 hours at 50°C is, benzene 85 ml;

butadiene 15 ml; (i-C ₄ H ₉ ) ₃ Al 50 mg and TiI ₄ 25 mg.

•Glass transmision dari Polybutadiene dalam range temperature (-70° to - 100°C).

•Vulkanisasi Polybutadiene menggunakan sulphur levels (1.0 to 2.5 phr).

•Polybutadine memiliki angka kekenyalan yang lebih baik di

temperature ruangan. Kompensasi dari sifat itu, polybutadiene memiliki nilai tear resistance, tack, dan tensile strength yang kecil.

•Perbandingan sifat baik dan jelek ini membuat polybutadiene jarang digunakan dalam wujud yang independen tetapi selalu di gabung dengan elastomer yang lain.

(10)

2015/10/19 10

Polybutadiene

(11)

2015/10/19 11

Ethylene- Propylene Rubber (EPR)

• Merupakan gabungan dari Ethylene dan Propylene dengan proporsi (50/50 sampai 65/35).

• Ada 2 jenis The Standard Binary Copolymers (EPM) dan unsaturated ternary copolymers (EPDM).

• EPM dapat di gabung dengan peroxide, sedangkan EPDM dapat digabung dengan

sulphur dan rubber accelerators biasa seperti tetramethyl thiuramdisulphide (TMTDS) dengan diaktifasi dengan mercaptobenzothiazole (MBT).

(12)

2015/10/19 12

Butyl Rubber (IIR)

• Pertama kali di temukan dan diproduksi tahun 1942.

• Butyl Rubber secara komersial di pasarkan dengan rumus copolymerizing isobutylene dengan campuran sejumlah kecil isoprene 1-3% dari keseluruhan rantai monomer.

• Cara pembuatan Butyl Rubber adalah menggunakan metode polymerisasi di larutan solvents seperti methyl chloride.

Persenyawaan ini dilakukan dalam kondisi dingin (± -100°C) dengan menggunakan katalis Friedel-Crafts seperti AlCl

₃

dan BF

₃

.

• Pada proses manufaktur, kemurnian senyawa sangat penting agar didapatkan berat molekular yang tinggi kuantitasnya. Ciri terbaik dari Butyl Rubber adalah jumlah N-butene harus kurang dari 0.5%

dan kemurnian isoprene harus lebih dari 95%.

(13)

2015/10/19 13

Mechanical Properties of Rubber 1. Tear Strength

2. Ultimate Tensile Strength 3. Modulus Elasticity

4. Elongation

5. Impact Thoughness 6. Density

7. water absorption 8. viscosity

– process temperature 1. melt flow index (MFI) 2. Specific Gravity

3. Hardness

Thermal Properties 1. Maximum Use Temperature

2. Glass Transition Temperature 3. Thermal Conductivity

4. Coefficient of Thermal Expansion (CTE)

Electrical Properties 1. Electrical Resistivity

2. dielectric strength 3. relative permittivity

Source: Zorge, Rubber Precision Parts

(14)

2015/10/19 14 Source: Zorge, Rubber Precision Parts

TEAR STRENGTH TEST

VIDEO

(15)

2015/10/19 15 Source: Clifton Rubber

(16)

2015/10/19 16

MECHANICAL PROPERTIES (TENSILE STRENGTH) OF VARIOUS ELASTOMER

Source: Clifton Rubber

(17)

2015/10/19 17

MECHANICAL PROPERTIES

Source: Characteristic Properties of Silicone Rubber Compounds, Shin-Etsu Sillicone, 2005

(18)

2015/10/19 18

MECHANICAL PROPERTIES

(19)

2015/10/19 19

MECHANICAL PROPERTIES (Pembesaran)

(20)

2015/10/19 20

MECHANICAL PROPERTIES (Thermal Conductivity)

(21)

2015/10/19 21

Polarity

Source: Rubber Compounds, A Market Opportinity Study, R. Brentin and P. Sarnacke, OMNI Tech International. 2011

(22)

2015/10/19 22

MECHANICAL PROPERTIES OF VARIOUS ELASTOMER

(23)

2015/10/19 23

Kebutuhan akan RUBBER

(24)

2015/10/19 24

Harga RUBBER

(25)

2015/10/19 25

Pabrik RUBBER Dunia

(26)

2015/10/19 26

Riset Terkini

(27)

2015/10/19 27

Polymerization

• Polymerization RUBBER adalah reaksi kimia, dimana molekul carbon yang kecil bergabung dengan molekul yang lebih besar untuk membentuk rantai karbon.

• Pada umumnya, rubber yang ada dipasaran terdiri dari elastomer dan zat penambah. Zat penambah ini bisa menjadi zat pengisi ruang kosong diantara molekul rubber atau sebagai alat vulkanisir. Tujuan ditambahkan zat penambah adalah untuk memberikan nilai lebih dari physical properties sebuah rubber.

Source: Yokohama Rubber , 2008

(28)

2015/10/19

POLIMERISATION

VIDEO 1 VIDEO 2

(29)

2015/10/19

RODA KARET

(30)

2015/10/19

Komposisi Tire

(31)

2015/10/19

TEKNOLOGI RODA KARET

• Roda sudah dikenal sejak 5000 tahun yang lalu

• Roda sebagai elemen penting kendaraan untuk mempermudah bermanuever

• Friction Force Roda karet

Source: Tire modeling, Lateral and Longitudinal Tire Force, G. Erdogan, 2009

(32)

2015/10/19

Roda Ideal dan Aktual

Ideal Aktual

(33)

2015/10/19

Effective Radius

(34)

2015/10/19

Bagian-bagian Roda

(35)

2015/10/19

Proses Pembuatan Roda Karet

1. Mencampur carbon blacks, elastomers dan penambahan campuran kimiawi dengan e ggu aka Ba ur Mi er . 2. Mencampur antara benang baja dan benang karet dan

kemudian di coating dengan campuran rubber

3. Proses penekanan antara Treads dan componen Sidewall.

4. Perakitan manual dari componen dalam roda karet dengan menggunakan tire building a hi es . Dalam proses ini ada 4 tahap: Inner liner, Beads, Tread, dan Tire Building.

5. Vulcanizing atau mencetak Ban Karet dengan Memberikan tekanan dan Heat Treatment.

6. Penyelesaian Final, meliputi; Inspeksi, Storage, dan pengiriman. Termasuk proses inspeksi adalah perbaikan jika ada bagian yang cacat.

Source: Tire manufacturing process, http://tirefailures.com

(36)

2015/10/19

VULCANIZATION of RUBBER

(37)

2015/10/19

Tire Manufacturing

(38)

2015/10/19

Proses Pembuatan Roda Karet

VIDEO

(39)

2015/10/19

Kerusakan pada saat pembuatan Ban Karet

• Proses pembuatan ban yang tidak clean dan terstandard dengan baik dapat mengakibatkan cacat pada Ban Karet, antara lain:

1. Kontaminasi dari bahan diluar komponen ban, antara lain; Pecahan besi, kayu, kaca.

2. Cacat produksi yang diakibatkan adanya ruang udara antar Ikatan baja diakibatkan sulitnya proses pelapisan antara ikatan benang baja dengan Karet.

(40)

2015/10/19

Pengetesan Roda

(41)

2015/10/19

Pengetesan Roda

Source: Tire Testing & Evaluation, Nevada Automotive Test Center (NATC)

(42)

2015/10/19 42

Pengetesan Roda

Source: Flat-trac Tire Test System, MTS USA, 2014

(43)

2015/10/19

Pengetesan Roda

Pengukuran Statis

1. Pengukuran berat dari casing roda.

2. Pengukuran Ketebalan . 3. Pengukuran tread hardness.

4. Pengukuran ukuran roda secara manual.

5. Pengukuran statik stiffness dalam proses radial.

6. Pengukuran dan menganalysa jejak dari ban.

• Pengukuran kontak yang terjadi antara distribusi tekanan pada roda bagian bawah yang menempel dengan lantai.

1. Pengukuran kekuatan dengan keretakan yang terjadi pada puncak ban.

• Menentukan kehandalan casing dengan memberikan tekanan melalui air.

1. Pengukuran kekuatan dari casing ban tubeless terhadap friksi dengan rem

• Pengukuran dari kedalaman dan ketinggian dari wear indikator.

1. Pengukuran dari luasan yang tertekan pada tyre bead.

2. Pengukuran terhadap tekanan roda.

3. Pengukuran terhadap resistansi pada permukaan listik.

Dynamic Test

• Speed Test

1. Endurance Tyre Test

2. Special Dynamic Measurement Tes Roda Pada Kondisi Nyata

1. Wearing Test

2. Spesial Test, terdiri dari a. Subjective Test

b. Objective Test

(44)

2015/10/19

Tire Force Test

VIDEO 1

(45)

2015/10/19

Materi Tambahan Standardisasi Rubber

Proses standardisasi Rubber berdasarkan pada Parts per hundred parts of rubber (phr). Rumusannya adalah sebagai berikut:

Source: Virtual Education in Rubber Technology, Elastomeric Materials, M. Poikelispää2007

Material phr

Raw rubber 100

Sulphur 0-4

Zinc oxide 5

Stearic acid 2

Accelerator 0.5-3

Antioxidant 1-3

Filler 0-150

Plasticizer 0-150

Other additives 0-

(46)

2015/10/19

RUBBER TECHNOLOGY (TEKNOLOGI KARET)