BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Lateks
Tanaman karet memiliki peranan yang besar dalam kehidupan perekonomian Indonesia.Banyak penduduk yang hidup dengan mengandalkan komoditi penghasil getah ini.lateks tak hanya diusahakan oleh perkebunan – perkebunan besar milik Negara yang memiliki areal mencapai ratusan ribu hektar, tetapi juga diusahakan oleh swasta dan rakyat.
Sejarah mengenai lateks alam bermula ketika Christoper Columbus menemukannya pada tahun 1493. Kegunaannya mulai dikenal manusia ketika Goodyear dan Hancock menemukan proses vulkanisasi dalam tahun 1840. Terdapat lebih dari 2000 spesies tumbuhan yang menghasilkan lateks yang mengandung Poliisoprena, tetapi hanya (Havea Brasiliensis) saja yang bernilai komersil.(Havea Brasiliensis) berasal dari Lembah Amazon di Amerika Selatan, lalu diperkenalkan ke Asia Tenggara tahun 1877. Kebutuhan karet meningkat sejak tahun 1900 karena penggunaan banpneumatic pada kendaraan bermotor.
Lateks alam mengandung seratus persen cis-1,4-poliisoprena, yang terdiri dari rantai lurus dan panjang dengan gugus isoprenik yang berulang.
Lateks adalah jenis bahan bakuyang digunakan untuk menghasilkan berbagai produk seperti ban kendaraan, selang karet, tapak sepatu, suku cadang kendaraan, tikar karet dan lain – lain. Pembuatan produk – produk karet tersebut memerlukan pengetahuan dalam bidang sains, teknologi dan rekayasa.Produk – produk karet hanya dapat dihasilkan setelah lateks mentah diproses dengan prosedur tertentu sehingga memiliki bentuk fisik dan sifat – sifat akhir yang diperlukan(Morton, M.1987).
2.2 Pembuatan Lateks pusingan
Lateks pusingan (centrifuged lateks) juga membutuhkan penambahan gas amoniak pada lateks kebun seperti pada pembuatan creamed lateks, tetapijumlah yang ditambahkan sedikit, cukup 2 – 3 g gas amoniak untuk setiap liter lateks.
Lateks yang telah diberi gas amoniak dibawa ke pabrik atau tempat pengolahan. Di sini lateks disaring dan dikumpulkan dalam tangki atau bejana dan diukur volume serta kadar keringnya. Kadar amoniak diukur dengan titrasi memakai asam klorida.Bila ternyata jumlah gas amoniak yang ditambahkan pada lateks kebun kurang dari jumlah yang seharusnya, maka penambahan harus segera dilakukan.
Selain baunya yang menyengat amoniak yang berlebihan akan terbawa dalam lateks skim. Asam untuk pembekuan letaks encer ataulateks skim akan diperlukan lebih banyak untuk mengatasinya dan akan terjadi pula penghamburan gas amoniak.
Kadar karet kering yang diinginkan untuk hasil lateks pusingan adalah 60%, namun kadarnya bisa turun 1 – 2% padaproses produksi. Penambahan amoniak dan
penyimpanan sering juga mengakibatkan terjadinya penurunan kadar karet kering. Oleh karena itu, kadar karet kering hasil biasanya dibuat 62% untuk mengatasi penurunan tersebut.
Proses pemusingan memisahkan lateks kebun menjadi dua bagian yang berlainan. Lateks pekat atau creamakan keluar dari bagian atas dan lateks encer atau skim akan keluar dari bagian bawah.
Penambahan gas amoniak memungkinkan lateks pekat tahan disimpan dalam waktu yang cukup lama.Pengangkutan lateks di pabrik biasanya dilakukan dengan tekanan udara yang lebih rendah dari normal. Selain dengan cara di atas, lateks pekat juga bisa dibuat dengan cara penguapan (evaporated), penyaringan, tekanan dialisis dan elektroda dekantasi(Tim Penulis PS, 1999).
Getah karet mengandung lateks, dengan menggunakan penguapan pada lateks, maka air yang terkandung akan hilang dan dengan panambahan asam akan didapatkan karet alam. Karet alam adalah polimer dari hidrokarbon isoprene C5H8, karet alam pelarut
relatif terbatas karena kepekaannya terhadap oksidasi dan resistansinya terhadap suhu adalah rendah dan pemakaian dalam waktu lama akan retak-retak dan mudah putus. Untuk menaikkan kemampuannya, maka karet alam perlu divulkanisasi, yaitu dengan memanasi dan menambahkan sulfurpada karet alam tersebut. Dengan menambahkan sulfur 1 hingga 3 % akan membuat karet menjadi lunak dan sangat elastis.Sedangkan jika ditambah ± 25 % sulfur, maka karet akan menjadi keras.
Disamping itu perlu bahan pengisi seperti karbon putih(white carbon). Sedangkan sebagai pelunak untuk memperbaiki sifat karet yaitu dengan menggunakan asam stirik, paraffin, vaselin atau bitumen. Untuk bahan penguat digunakan seng, kaolin atau karbon. Kemampuan isolasi karet mentah murni lebih tinggi dibandingkan dengan karet yang sudah divulkanisasi. Resistifitas karet berkisar antara 1014 hingga
1015Ω cm dan tan δ pada frekuensi 50 Hz berkisar antara 0,01 hingga 0,03 dan
permitivitas (ε) antara 2,5 hingga produksi karet alam Indonesia terbesar ke-2 setelah Thailand, tetapi di Indonesia penelitian tentang karet masih minim sehingga pengolahan dengan bahan karet masih terbatas.
Kondisi pembuatan part karet sekarang ini dalam proses vulkanisasi kebanyakan dengan menggunakan pemanasan kompor atau api. Dilihat dari segi pengaruh proses pengepresannya mengenai variasi suhu, waktu dan tekanan tidak terkontrol dengan baik karena dalam prosesnya secara manual, sehingga hasil dimensi yang didapat kurang bagus(http://etd.eprints.ums.ac.id/7967/1/D200030137).
2.3 Pengolahan Lateks Pekat menjadi Compound
Lateks pekat yang diperoleh dengan cara pemusingan atau pendadihan digunakan untuk pembuatan barangjadi karet dari lateks dengan cara membuat lateks pekat menjadi compound terlebih dahulu.
Compoundadalahlateks yang telah bercampur bahan kimia, dimana bahan – bahan kimia
tersebut diformulasikan kedalam tiga bentuk, yaitu dispersi(dispersion), emulsi (emulsion) dan solusi (solusion).
a. Dispersi adalah campuran bahan kimia dalam bentuk tepung yang sukar larut dalam air.
Bahan kimiabubuk yang digunakan dihaluskan dengan menggunakan alat penggiling(grunding mill). Dispersi ini meliputi; TiO2 70%, Sulfur 55%, Wing Stay 55%,
Kaolin klay 60%, warna SW, Pewarna hitam.
b. Solusi adalah campuran homogen antara bahan kimia yang larut dalam air, contohnya KOH. Solusi ini meliputi KOH 20%, KOH 30%.
c. Emulsi adalah campuran bahan kimia yang tidak dapat larut dalam air, untuk mencampurkannya digunakan bahan tertentu yang disebut Emulgator. Emulsi ini meliputi Amonium Kasenate 10%, Potasium 20%, Potasium 30%, Sunproof 50% dan Hepteen
Base 50%(Hoffman, W. 1989).
2.4 Lateks Compound
Pada pengolahan Lateks banyak digunakan bahan Kimia.Bahan – bahan Kimia tersebut digunakan sesuai fungsinya pada proses pengolahan baik sebagai bahan pokok seperti bahan pembeku, vulkanisasi, katalis untuk mempercepat reaksi, penggiat, antioksidan serta antiozon, pengisi, pelunak dan pewarna.
1) Bahan pembeku
Dalam proses pembekuan Lateks terdapat beberapa macam bahan Kimia yang dapat digunakan. Bahan Kimia tersebut biasanya seperti asam, misalnya asam format atau asam semut dan asam asetat atau biasa disebut asam cuka.
2) Bahan vulkanisasi
Bahan yang digunakan dalam proses vulkanisasi untuk mempercepat kematangan Lateks compound adalah Belerang (S). selain untuk vulkanisasi karet alam, Belerang juga digunakan untuk vulkanisasi karet Sintetis. Selain
belerang bisa juga digunakan bahan Kimia atau proses yang lain seperti Damar fenolik, Peroksida organik, Radiasi sinar gamma dan Uretan.
3) Katalis
Pada reaksi vulkanisasi ditambahkan katalis untuk mempercepat reaksi karena pada vulkanisasi reaksi terjadi sangat lambat.Bahan Kimia yang digunakan untuk mempercepat reaksi biasanya Octocure.
4) Bahan Penggiat
Bahan penggiat berfungsi untukmenambah cepat kerja katalis. Meskipun bahan ini termasuk vital, namun berpengaruh dalam proses pengolahan benang karet. Bahan yang digunakan sebagai bahan penggiat adalah Seng oksida dan asam stearat merupakan bahan penggiat yang paling banyak dipakai.
5) Bahan Antioksidan dan Antiozon
Bahan ini berfungsi untuk melindungi benang karet dari kerusakan akibat pengaruh oksigen maupun ozon yang terdapat di udara.Bahan ini tahan terhadap pengaruh ion Tembaga (Cu), Mangan (Mn) dan Besi (Fe).Selaintahan terhadap ozon dan oksigen, bahan ini juga melindungi benang karet dari pengaruh suhu tinggi, retak – retak dan kelenturan.Bahan yang digunakan biasanya adalah Sunproof dan Wingstay L.
6) Bahan pelunak
Bahan yang digunakan seperti Minyak naftenik, Minyak nabati dan Minyak aromatik.Fungsi bahan ini adalah untuk memudahkan pembuatan benang karet dan pemitaan atau pembentukan benang karet.Setelah pemberian bahan pelunak ini biasanya benang karet menjadi empuk dan mudah untuk
dibentuk.Pada pemberian bahan pengisi yang terlalu banyak harus diimbangi dengan bahan pelunak untuk mempermudah pengolahan benang karet.
7) Bahan pengisi
Bahan pengisi yang digunakan dalam pengolahan benang karet ada dua macam, yaitu :
a. Bahan pengisi pertama yang tidak aktif yang berfungsi untuk menambah kekerasan dan kekakuan benang karetyang dihasilkan, namun sifat lainnya menurun. Contoh bahan pengisinya adalah tanah liat dan Kalsium karbonat.
b. Bahan pengisi kedua yang aktif atau yang menguatkan. Contoh bahan pengisi nya adalah Karbon hitam, Silika, Aluminium silikat dan Magnesium silikat. Bahan inimenambah kekerasan, ketahanan sobek, ketahanan kikisan serta tahanan putus yang tinggi pada benang karet yang dihasilkan.
8) Bahan pewarna
Dalam pengolahan benang karet ada jenis karet tertentu yang perlu ditambahkan pewarna.Untuk itulah bahan pewarna ini digunakan (Tim Penulis PS, 1993).
Setelah pembuatancompound dilakukan proses pemeraman pada waktu dan suhu tertentu agar diperoleh tingkat kematangan compound yang sesuai sehinga menjadi benang karet yang bermutu baik. Proses pemeraman ini sendiri menghasilkan panas dimana panas ini nantinya secara tidak langsung berfungsi untuk mempercepat reaksi. Adapun range suhu yang biasa diperbolehkan antara 30 - 35ºC.
Setelah compound mengalami maturasi ,compound tersebut dialirkan menuju bak pencucian (water bath) melalui suatu tabung kaca kapiler untuk digumpalkan. Gel serat lateks akan kontak dengan penggumpal (koagulan) secara cepat, lalu ditarik ke bak dengan roller yang menarik serat melewati bak pencucian ke oven pengeringan dan pengobatan. Setelah melewati oven, serat tersebut masing – masing digulung pada suatu kumparan atau umumnya dibentuk menjadi suatu pita.
Untuk menghasilkan benang karet yang halus harus dilakukan proses koagulasidengan cepat dan benang karet tersebut dipindahkan secara vertikal dari bak. Pembuatan benang karet membutuhkan ketelitian dan perhatian yang detil. Benang – benang yang dihasilkan tersebut harus mempunyai diameter yang seragam, bagus dalam pengujian sifat fisikanya serta menghasilkan benang yang tidak terputus – putus(Indian Rubber Institute, 1992).
.
a. Tahap in active compound
Pencampuran lateks pekat yang sudah ditimbang dalam tangki penimbangan lateks dialirkan ke inactive compound tank (ICT) dengan menggunakan tekanan. Demin water dialirkan ke compoundin activedengan menggunakan vakum pump sistem. Setelah dua jam compound diperiksa dilaboratorium kimia. Setelah 7 jam dari pencampuran maka compound dipindahkan ke active compound tank (ACT).
Didalam tahapcompoundactive , pada compound in active ditambahkan bahan kimia KOH 20% sebagai stabilisator, Dispersi kaolin klay60% sebagai akselarator dan Octocuresebagai aktivator.
Prinsip-prinsip proses aktif ini pencampuran pengaktifan, swelling dan maturasi antara lain:
1. Compound yang ada di tangki tidak aktif ditransfer dengan vakum sistem ke tanki kompon aktif..
2. Semua bahan-bahan kimia (zat pengaktif) dimasukan satu persatu ke active compound kemudian dilakukan maturasi pada temperatur 28-32
0
C selama kurang lebih 8 jam.
3. Titik akhir maturasi ditandai dengan kesesuaian standart pada pengujian swelling indeks.
4. Compound dianalisa oleh laboratorium kimia setelah itu dihomogenkan selanjutnya dilakukan proses pendinginan.
c. Tahap Cooling Compound
Bahan yang digunakan adalah bahan yang ada di active compound tank prinsip pengolahan coolingyaitu : pendinginan, menghilangkan buih dan menghomogenkan. dengan menggunakan vakum sistem antara lain:
1. Compound yang ada dalam compound active tank (ACT) ditransfer ke cooling compoundstorage tank (CCST)melalui mesin homogenezer agar compound benar-benar homogen.
2. Compound diaduk dengan stirrer.
4. Compound siap diolah menjadi benang karet di extrution department.
d. Tahap Ekstrusi
Tugas semua departemen ekstrusi adalah mengolah compound yang ada di cooling compound storage tank (CCST) menjadi benang karet sesuai dengan order (pesanan)dari pelanggan.
Bagian – bagian dari proses departemen ektrusiadalah :
1. Tempat pendinginandi bak asam (acid bath) dan bak pencucian (water bath)
2. Tempat pengeringan (drying dan curing)
3. Tempat pembedakan (talcum box), kipas talcum dan pemitaan (ribboning)
4. Tempat pengepakan (pengepakan,penimbangan,dan pelabelan)
Adapun uraian dari proses pada ekstrusi adalah sebagai berikut :
1. Dari tangki penyimpan, compound dialirkan ke bottom service tank (BST).
2. Lalu di pompakan ke top container filter dan top service tank maka compound dikembalikan ke tangki penyimpanan pendinginan compound(cooling compound storage tank) dengan menggunakan selang atau pipa.
3. Secara grafitasi compound yang ada di tangki layanan atas turun dan mengalir ke bak asam (acid bath).
4. Di bak asam ini merupakan awal dari pembentukan benang karet melalui capilary (nozzle) menjadi padatan atau menggumpal.
5. Benang-benang karet yang ada di bak asam dialirkan kedalam bak air pada temperatur 70°C dengan tujuan untuk menghilangkan kadar asamnya hingga mencapai pH netral, lalu dikeringkan pada alat pengering (Dry Oven) pada temperatur 100-105°C.
6. Dari tempat pengering benang-benang karet di masukkan ke dalam kotak pembedak dengan tujuan agar benang karet tidak lengket.
7. Proses pembentukan pita pada rol pemitaan (ribboning roll) dimana dalam satu pita terdapat 40 benang.
8. Setelah proses pemitaan benang karet divulkanisasi pada curing oven dengan temperatur 130-140 °C.
9. Setelah itu dilakukan pendinginan di drum pendinginan pada temperatur 30°C.
10. Setelah pendinginan maka benang karet siap untuk dikemas atau dipaking(http://denosan.com/engineer/chemical-engineer/proses-produksi-karet).
Dalam pembuatan benang karet terkadang diperlukan juga variasi warna yang sesuai dengan permintaan pelanggan atau konsumen, maka dari itu pemberian warna pada benang karet dilakukan. Pewarna yang diberikan padabenang karet biasanya sesuai dengan permintaan dari pelangan seperti warna hitam, putih, merah dan lain – lain. Selain untuk memberi warna pada benang karet, warna ini juga memberi pengaruh besar terhadap sifat fisikanya benang karet yang dihasilkan nantinya. Untuk compound yang diberi warna hitam biasanya sifat fisikanya jauh lebih baik dibanding dengan benang karet warna putih maupun warna lainnya. Pada benang karet yang berwarna hitam tersebut mengandung karbon hitam yang digunakan
sebagai pengisi yang berfungsi untuk mencegah tembusnya cahaya dan adanya antioksidan yang umumnya digunakan dalam benang karet yang hitam yang dapat memperlambat reaksi akibat dari adanya cahaya(McPherson,A.T and Klemin, A. 1956).
2.5 Pengujian Sifat Mekanis 2.5.1 Swelling Indeks Compound
Swelling indeks merupakan angka perbandingan perkembangan lateks compound dalam setiap sesi, dimana diameter pengembangan lateks compound dikurang dengan diameter awal lateks compound. Swelling juga merupakan angka pemasakan compound. Swelling dilakukan pada titik akhir maturasi (pemasakan) pada setiap proses yaitu mulai dari compoundactivesampai pada proses extrusi. Swelling ini dilakukan pada akhir maturasi karena compound yang telah mengalami vulkanisai akan mempunyai sifat yang tidak larut dalam cairan organik, namun compound masih dapat mengalami pengembangan.
Sebelum compound dilakukan proses pengolahan lebihlanjut, compound tersebut harus diuji sifatnya dahulu untuk memastikan kondisi sehingga pada proses pengolahan tidak mengalami gangguan.
Pada tangki penyimpanan compound terjadi proses maturasi, lama waktu maturasi bergantung dengan banyaknya jumlah compound lateks yang diolah. Dalam standardnya waktu maturasi compound ±8 jam. Agar proses maturasi berlangsung dengan cepat, maka unit active compound dilengkapi dengan Jacket yang berfungsi
sebagai pelapis supaya suhu dalam tanki bisa mencapai temperatur yang ditentukan sehingga maturasi berlangsung dengan cepat. Temperatur waktu maturasi yaitu ±32oC.
Pada uji swelling compound dilakukan sebanyak 4 kali. Dimana pengujian pertama dilakukan sebelum terjadinya maturasi compound yang berlangsung dengan waktu selama 2 jam. Pengecekan dilakukan setiap 2 jam sekali sebanyak 4 kali yang bertujuan untuk mengontrol jalannya proses maturasi dan untuk mengetahui swelling telah memenuhi standard yang ditentukan perusahaan selama proses maturasi berlangsung di tangki aktif (active compound tank), sehingga jika swelling yang didapat diatas atau dibawah standard dapat diatasi dan tidak mempengaruhi dari benang karet yang dihasilkan.
2.5.2Tahanan Putus (Resistance at Break)
Pada produk benang karet yang dihasilkan dilakukan uji sifat fisik yaitu tahanan putus (Resistance at break) yang bertujuan untuk mengetahui titik putus dari benang karet yang dihasilkan bahwa benang karet telah memenuhi standard perusahaan atau permintaan order pelanggan yang sesuai. Pada tahun 1678, seorang ilmuan Inggris Robert Hooke dalam percobaanya ia menyatakan bahwa benda yang diberi beban dan ditarik akan mengalami perubahan bentuk yang signifikan. Contohnya pada Benang karet dengan diuji untuk mengetahui tahanan putus dimana benang diberi beban tambahan untuk mengetahu titik putus sampai diberi beban berapa benang tersebut putus.
Tahanan putus pada suatu penampang tertentu disebabkan oleh besarnya benda dibawah penampang tersebut. Tegangan putus data diketahui dengan rumus sebagai berikut :
𝜎 =
𝐹
𝐴
Dimana :
σ = tahanan putus (kg/cm2) F = gaya yang diberikan (kg) A = luas permukaan penampang (cm2)
Dengan dilakukan percobaan langsung dengan batang primatis (batang dengan pengaduk dengan bentuk – bentuk) dan bermacam – macam bahan dapat disimpulkan bahwa “pada batas tertentu perpanjangan tersebut sebanding dengan gaya yang diberikannya”.hubungan linear antara tegangan dengan regangan tersebut yang dinamakan hukum Hooke.
Alat yang digunakan untuk menguji tahanan putus adalah dinamometer, dan tahanan putus pada benang karet disebut juga dengan Resistance at Break.Tahanan putus adalah perbandingan antara hasil pembacaan titik putus pada grafik dengan total section. Tegangan putus dapat dirumuskan dengan :
Tahanan putus = ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑝𝑒𝑚𝑏𝑎𝑐𝑎𝑎𝑛𝑠𝑘𝑎𝑙𝑎𝑡𝑖𝑡𝑖𝑘𝑝𝑢𝑡𝑢𝑠
Keterangan :
Hasil pembacaan skala titik putus (g)
Total section (mm2)
Pada pembacaan titik putus dilakukan pada setiap skala 3200 g, dan total section dapat dicari dengan rumus :
Total section = 2 x total section x jumlah Loops
Loops merupakan pemotongan benang karet yang sangat kecil dalam satuan g.Jumlah loops merupakan standard pabrik sebesar 16mm2/g pada benang karet Count 42 NS 40(PT. Industri Karet Nusantara Medan).
