BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Seal karet (Rubber seal) mempunyai fungsi dasar untuk mencegah terjadinya kebocoran suatu cairan atau gas diantara dua permukaan yang disambung atau disatukan, misalnya pada sambungan valve. Pemakaian seal dari bahan tertentu disesuaikan tipe dan dimana seal tersebut digunakan. Dari aspek penggunaan seal di mesin, ada 2 jenis, yaitu: seal statis dan seal dinamis. Tipe seal statis digunakan pada komponen yang tidak bergerak, sehingga gasket yang digunakan sebagai bahan pembuatannya disesuaikan dengan karakteristik dari bahan yang disambung tersebut. Yang termasuk seal statis adalah: O-ring seal, gasket dan liquid gasket. 2.1 Nitryl Butadiene Rubber (NBR)
Bagi ahli kimia, karet ini dikenal sebagai karet akrilonitril butadiene atau Buna-N tetapi bagi kalangan industry dikenal dengan sebutan karet nitril. Karet Nitril memiliki ketahanan terhadap minyak. Tingkat ketahanan terhadap minyak tergantung terhadap persentase dari akrilonitril (ACN) dalam rantai polimer serta viskositasnya.
Semakin tinggi jumlah ACN dalam elastomer semakin baik resistensi minyak; semakin rendah kandungannya maka pengaruh distribusi ACN kira-kira setara dengan ketahanan oli terhadap karet CR, karena itu hanya memiliki tingkat ketahanan minyak yang moderat. NBR (Nitryl Butandiene Rubber) juga memiliki keunggulan resistensi terhadap bahan bakar. Istilah minyak dan bahan bakar yang digunakan di sini mengacu kepada produk-produk yang berasal dari minyak bumi. Resistensi NBR terhadap cuaca buruk, mirip dengan NR dan SBR, meskipun demikian dapat ditingkatkan dengan menyatukan dengan plastic/polivinil klorida (PVC).
Kandungan rendah ACN dalam NBR maka ketahanannya terhadap minyak juga rendah tetapi baik untuk suhu rendah. Kandungan ACN 33% memiliki ketahanan minyak yang baik dan tahan suhu rendah hingga wilayah -40 °C. ACN 18% berguna hingga suhu -55 °C. NBR (Nitryl Butandiene Rubber) memiliki ketahanan pemuaian panas yang lebih baik dari pada CR dengan suhu 107 °C dan penggunaan sekitar 1.000 jam. Khusus bahan-bahan peracikan dapat ditambahkan untuk meningkatkan daya tahan terhadap panas. NBR membutuhkan bahan pengisi agar memberikan sifat mekanik yang baik.
Penggunaan NBR dominan pada proses pengolahan minyak, digunakan untuk pencegah pecahnya produk karet, pengepak, dan segel. Namun, sumur gas asam mengandung hidrogen sulfida dan inhibitor korosi amina telah menjadi masalah untuk karet sintetis terutama yang berbasis NBR. Ke dua bahan kimia tersebut dapat mendegradasi elastomer nitrile yang menyebabkan degradasi mutu. Penggunaan utama lain untuk karet sintetis NBR adalah di sektor otomotif. Namun, karena suhu mesin meningkat akibat berkurangnya aliran udara dan ruang bakar mesin yang lebih kecil maka produsen NBR sedang mencari cara untuk meningkatkan mutu elastomer ini dari resistensi penuaan panas (aging heat). Istilah sour gas juga digunakan di Indonesia terutama dalam aplikasi otomotif, tetapi di sini berarti hidroperoksida (bukan hidrogen sulfida), yang kadang-kadang terbentuk dalam bensin ini dapat merusak kompon karet NBR.
Kandungan ACN NBR atau NBW PVC yang tinggi dapat digunakan dalam mengatasi masalah ini. Penggunaan alkohol (metanol dan etanol) dalam bensin, yang disebut bahan bakar teroksigenasi, telah membuat prosesor NBR berpengaruh karena konsentrasi alkohol pada tingkat tertentu (sekitar 10%) dapat menjadi masalah. Oleh karena itu, kandungan alkohol dalam bensin dapat menyebabkan produk karet NBR (Nitryl Butandiene Rubber) pada otomotif akan membengkak/mengembang secara signifikan.
Perlu diketahui bahwa banyak aplikasi produk karet NBR mengecualikan kontak dengan oksigen (dari udara sekitar), karena produk direndam dalam minyak. Ini bisa meningkatkan penuaan panas suhu resistensi yang disebutkan di atas. NBR adalah karet polar, karena sangat tahan terhadap minyak petroleum non polar. Ini juga berarti, NBR memiliki ketahanan yang buruk terhadap cairan polar seperti keton, ester, pelarut terklorinasi, dan pelarut yang sangat aromatik seperti benzena dan toluena.
Gambar 2.1 : Contoh Lembaran Nitryl Butadiene Rubber
2.2 Chloroprene Rubber ( CR )
Chloroprene rubber adalah salah satu jenis karet sintetis yang biasa dikenal dengan nama Neoprene. Proses pembuatan chloroprene rubber dengan cara pencampuran bahan-bahan yang terdiri dari polimer, oil, bahan kimia, carbon, dan accelerator. Pencampuran chloroprene rubber menggunakan mesin mixing yang dinamakan kneader. Pada produksi chloroprene rubber di industri, terdapat dispersi bintik putih. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi operasi optimum pada proses pencampuran bahan pada produksi chloroprene rubber yang tidak terdispersi, terdispersi, dan mendapatkan efisiensi pencampuran. Indikator keberhasilan proses yaitu jika tidak terdapat bintik putih secara visual dan memiliki persen dispersi <0,5%. Evaluasi terhadap produk chloroprene rubber dilakukan dengan menganalisis % jumlah produk chloroprene rubber yang
terdispersi bintik putih dengan cara visual dan mengevaluasi kondisi proses dengan beberapa variasi. Choloroprene memiliki sifat tahan api oleh sebab itu yang lebih cocok untuk pembuatan seal adalah Nitryl Butadiene Rubber (NBR) .
2.3 Isobutene Isoprene Rubber ( IIN )
Isobutene Isoprene Rubber (IIR) Disebut juga dengan Butyl Rubber. Memiliki
sedikit ikatan rangkap sehingga lebih tahan terhadap oksigen dan ozone. IIR juga dikenal kedap gas. Dalam proses vulkanisasinya, jenis ini lebih lambat matang sehingga memerlukan bahan pemercepat dan belerang. Karena sifatnya tersebut, maka dalam pengolahannya, IIR tidak baik bila dicampur dengan Karet alam atau sintetis lainnya. IIR yang divulkanisasi dengan Damar Felonik akan membuatnya lebih tahan terhadap pelapukan.
Isobutene Isoprene Rubber (IIR) memiliki sifat tahan air yang biasanya
digunakan untuk proses pembuatan ban motor maupun ban mobil dan pembuatan pembalut kawat listrik. Kesimpulannya dari ketiganya yang paling tepat untuk proses pembuatan seal adalah Nytril Butadiene Rubber (NBR).
2.4 Syarat Seal Yang Baik
Agar diperoleh kriteria suatu produk seal yang baik maka dibawah ini disajikan syarat-syarat seal yang baik, sebagai berikut.
a. Mampu menahan kebocoran cairan, gas ataupun gel (padat semi cair). b. Tahan terhadap gesekan komponen yang disambungkan
c. Tahan terhadap temperature yang tinggi.
2.5 Seal Statis
Seal statis adalah seal yang digunakan untuk merapatkan antara permukaan yang relative tidak terdapat gerakan, seperti sambungan antar blok silinder dengan kepala silinder, sambungan antara intake manifoid dan kepala silinder serta sambungan lain yang sejenis
Gambar 2.2 : STATIC SEALS
2.6 Seal Dinamis
Dynamic seal dipakai pada komponen yang bergerak antara permukaan satu dengan yang lainnya. Sedangkan yang termasuk dinamic seal adalah; O-ring seal, Lip seal, duo cone seal dan packing ring.
Seal dinamis adalah seal yang digunakan untuk merapatkan antara permukaan yang terjadi relative, seperti perapat pada water pump system pendingin, seal terjadi pada sock absorber dan lain lain. Prapat dinamis selanjutnya dapat dikelompokkan dalam 2 katagori utama, yaitu: perapat kontak (contact seal) dimana elemen perapatnya bergesekan dengan permukaan pasangannya yang terkena beban, dan perapat longgar (clearance seal) dimana bekerja dengan kelonggaran positif antar permukan perapatnya.
2.7 Jenis-jenis Seal
Adapun jenis-jenis seal yang umumnya digunakan dengan berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan, sebagai berikut;
2.7.1 Gasket
Gasket adalah segel mekanis yang mengisi ruang antara dua atau lebih gabungan permukaan, umumnya untuk mencegah kebocoran. Gasket memungkinkan untuk permukaan penyatuan “kurang sempurna” pada bagian mesin dimana mereka dapat mengisi celah.
Gasket untuk aplikasi spesifik seperti sistem uap tekanan tinggi, dapat mengandung asbes. Namun, karena bahaya kesehatan yang terkait dengan paparan asbes, bahan yang sangat peraktis digunakan ialah bahan paking non-asbes.
Gasket merupakan salah satu jenis seal yang banyak digunakan pada celah yang kecil pada komponen yang diam. Beberapa tempat yang menggunakan gasket misalnya antara cylinder head dan block, antara block dan oil pan. Permukaan yang memakai gasket harus rata, bersih, kering dan tidak ada goresan.
2.7.2 O-ring
O-ring merupakan lingkaran elastomer dengan penampang bundar, yang dirancang untuk dudukan dalam alur dan dikompresi selama perakitan antara dua atau lebih bagian, menciptakan segel di antarmuka. O-ring sering digunakan sebagai static seal yang fungsinya sama dengan gasket.
Gambar 2.4 : O-ring
2.7.3 Lip Seal
Lip seal adalah jenis dynamic seal yang banyak digunakan pada kontruksi alat berat. Lip seal memikul semua jenis kondisi pengoprasian dan mencegah tidak beroprasinya machine karena panas yang diakibatkan gesekan atau juga mencegah bercampurnya pelumas atau cairan
2.7.4 DUO CONE
Duo cone seal dibuat edengan fungsi untuk menjaga kotoran tidak masuk ke dalam sistem dan menjaga kebocoran cairan pelumas pada area yang luas dalam machine. Duo cone seal harus bisa menahan karat yang lebih tahan lama dengan sedikit perlakuan perawatan Duo cone seal lebih bisa menahan kebengkokan shaft, end play dan beban yang tiba-tiba
Gambar 2.6 : Duo Cone
2.8 Pengujian Mutu Kompon Seal
Peroses pengolahan barang menjadi karet (rubber technology) merupakan ilmu untuk membuat produk karet yang biasanya menggunakan bahan dasar karet alam (RSS 1, SIR10/20) dan karet sintetis sehingga jika di tinjau dari aspek penggunaan bahan dasar karet maka rubber technology itu terbagi dua, yaitu: proses pengolahan kering ( menggunakan karet kering sebagai bahan bakunya) dan peroses basah (menggunakan lateks sebagai bahan bakunya).
Produk karet yang lazim diproduksi, seperti packing, seal, ban mobil, conveyorbelt, dan lain-lain. Produk karet yang menggunakan lateks sebagai bahan bakunya seperti: sarung tangan, balon, benang karet, dan lain-lain.
Untuk memproduksi barang jadi karet ada beberapa proses yang dilakukan. Peroses pengolahan berlangsung untuk mencampurkan antara bahan dasar karet
dengan bahan kimia melalui mesin pengolahan kompon, yaitu: mesin mix mill. Jadi, arti kompon adalah: campuran bahan dasar karet dan kimia.
2.9 Komponding (Compound)
Dalam melakukan proses pengolahan kompon menggunakan bahan dasar karet alam maupun sintesis dan dicampurkan dengan bahan-bahan kimia. Sehingga dikenal dengan sebutan bahan bahan kimia penyusun kompon.
a. Bahan Dasar Karet
Bahan dasar karet terbagi dua, yaitu: bahan dasar karet alam dan bahan dasar karet sintetis. Contoh bahan dasar karet alam, antara lain : Ribbed smoked sheet (RSS), Standar Indonesia Rubber (SIR) , blok skim rubber (BSR), dan lain-lain.Secara umum bahan dasar karet alam (karet kering) berasal dari lateks sebagai bahan bakunya. Lateks yang terkoagulasi secara kimia digunakan sebagai pembuatan bahan baku untuk RSS. Sementara, lateks yang menggumpal secara alami akan menjadi kompo (cup lump) dan digunakan untuk membuat SIR.
Bahan dasar karet sintetis yang merupakan hasil dari fosil minyak bumi di manfaatkan menjadi barang jadi karet. Bahan dasar karet sintetis dapat dilihat seperti: Nitrile Butadiene Rubbers ( NBR ), Styrene Butadiene Rubber, Neprene and Hypalon, Silicon Rubber, dan lain-lain.
Pemilihan NBR sebagai barang komposit karet alam, hal ini disebabkan karena NBR mengandung aklilonitril yang menyebabkan NBR tidak mengembanng dan tahan minyak. Polodima dalam matriks karet nitril dapat meningakatkan stabilitas thermal dari suhu 360°C ke suhu 368 °C ( Mohammed,2015)
Penambatan NBR pada komposit karet alam dapat meningkatkan kekuatan tarik, kekerasan, ketahanan sobek dan pemampatan tetap. Penambahan NBR pada karet alam dapat meningkatkan sifat mekanik dan meningkatkan stabilitas thermal dari
komposit. Komposit acrylonitrile butadiene ryubber, chloroprene rubber, dan polivinil klorida dapat meninggalkan ikatan silang. Peningkatan ikatan silang dalam struktur vulkanisat komposit karet dapat meninggalkan sifat ,mekanisk, kekuatan tarik, modulus, kekerasan, energi regangan, dan ketahan minyak. Peningkatan sifat mekanik vulkanizate karet alam selain ditambahkan NBR dan CR dapat ditingkatkan dengan penambahan antioksidan, silika, tanah liat, karbon hitam, dan kalsium karbonat komposit carbon black sebagai bahan pengisi NR dan BR berpengaruh terhadap laju reaksi vulkanisasi, dan dinamis kompon (Wahyudi, 2005).
b. Bahan-bahan Kimia
Di samping menggunakan bahan dasar karet alam maupun karet singtetis maka digunakan bahan-bahan penyusun kompon karet dengan jenis: bahan kimia pengaktif (Activator agent), bahan kimia pencepat (accelerator agent), bahan kimia pelembut (softener agent), vulcanizing agent, antioksidan, bahan kimia pengisi (filler), dan lain-lain.
2.10 Properti Kompon Karet Yang Belum Matang
Perlu dicatat bahwa banyak aplikasi produk karet NBR mengecualikan kontak dengan oksigen (dari udara sekitar), karena produk direndam dalam minyak. Ini bisa meningkatkan penuaan panas suhu resistensi yang disebutkan di atas. NBR adalah karet polar, karena sangat tahan terhadap minyak petroleum non polar. Ini juga berarti, NBR memiliki ketahanan yang buruk terhadap cairan polar seperti keton, ester, pelarut terklorinasi, dan pelarut yang sangat aromatik seperti benzena dan toluena.
Untuk keberhasilan mencetak suatu produk karet juga harus difokuskan pada karakteristik dari suatu kompon karet, misalnya: proses cross-linking itu sendiri.
Ada banyak instrumen yang tersedia untuk mengukur semua sifat-sifat penting ini, yang semuanya berada di bawah pembahasan/pengkajian reologi, sebagai berikut :
1. Mooney Viskometer
Untuk kebutuhan industri karet, Mooney merancang instrumen untuk mengukur kekakuan/kekentalan senyawa yang tidak diawetkan, atau dikenal sebagai viskositas senyawa. Standar yang sesuai yang terkait dengan tes ini adalah: IS0 289 [l], ASTM D 1646 [2], BS 903: Bagian A58 [3], DIN 53523-3 [4].
Gambar 2.7 : Prinsip Mooney Viskositas
Gambar 2.7 diatas menunjukkan instrumen untuk mengukur viskositas (viskometer Mooney), di mana knurled knob (rotor) berputar (pada dua putaran per menit) dalam rongga panas yang tertutup (seperti cetakan), diisi dengan kompon karet yang tidak diawetkan (tanpa sulpur). Tindakan geser terjadi antara senyawa (kompon) dan rotor, dan torsi yang dihasilkan (ketahanan karet terhadap belokan rotor) diukur dalam unit acak yang disebut unit Mooney, yang langsung berhubungan dengan torsi.
Semakin tinggi angkanya, semakin tinggi viskositasnya. Istilah yang digunakan untuk mengekspresikan hasil: misalnya 40 M.L 1 + 4 (100°C)
Di mana: 40 mengacu pada viskositas dalam unit Mooney M = menunjukkan Mooney
L = menunjukkan bahwa rotor besar yang digunakan (S menunjukkan penggunaan rotor kecil)
1 = mengacu pada waktu pra-pemanasan satu menit, setelah rongga ditutup tetapi sebelumnya rotor dihidupkan, di mana karet menghangat hingga rongga suhu. 4 = mengacu pada waktu dalam menit, setelah memulai rotor.
100°C = adalah suhu pengujian.
2. Mooney Scorch
Viskometer Mooney juga digunakan untuk mengukur waktu yang dibutuhkan, dari paparan awal dari kompon karet ke suhu tertentu, hingga waktu vulkanisasi (peningkatan cepat dalam torsi yang dialami oleh rotor) pada suhu tersebut. Ini dikenal sebagai waktu pematangan (vulkanisasi).
Pengetahuan tentang waktu vulkanisasi penting bagi prosesor karet (ahli kompon karet), yaitu: sebagai waktu yang singkat yang dapat menyebabkan masalah vulkanisasi dini. Periode ini diambil sebagai jumlah menit untuk mencapai kenaikan torsi 3 unit Mooney untuk rotor kecil, dan 5 unit Mooney untuk rotor besar, dari saat rongga ditutup.
Standar untuk ini Tes dapat dipilih, misalnya dari ASTM D 1349-87 (1992) [5]. Suhu pengujian adalah 125 °C. Ini adalah suatu kebanggaan bagi Mooney bahwa instrumennya akan bertahan hingga pada waktu yang lama. Namun, ada batasan dasar. Sebagai tes diambil melewati permulaan penyembuhan, yaitu: rotor merobek karet dan karenanya perangkat ini tidak dapat digunakan untuk menyelidiki sifat reologi setelah waktu hangus.
3. Oscillating Disc Curemeter (ODC)
Curemeter atau rheometer disk berosilasi (ODC) memecahkan masalah ketidak mampuan untuk melakukan pengukuran reologi setelah waktu gosong (seperti halnya Mooney viscometer), dengan mengubah rotor dari mode putar ke mode osilasi. Sejak karet yang dipulihkan/disembuhkan dapat meregang sampai batas tertentu tanpa putus, osilasi disimpan di dalam batas ini. Besarnya osilasi diukur dalam derajat busur, 1 dan 3; adalah paling umum, dan laju osilasi disarankan sebagai 1,7 Hz. Curemeter adalah sebuah peralatan penting dan digunakan secara luas di laboratorium karet.
Curemeter memplot grafik waktu dan torsi untuk setiap suhu curing yang diberikan. Tingkat penuh dari pemulihan/menyembuhkan dan melampaui. Misalnya pembalikan, titik di mana Senyawa vulkanisasi terurai karena pemanasan yang lama sekarang dapat diukur
