BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Penelitian
Termoplastik Elastomer (TPE) adalah plastik yang dapat melunak apabila dipanaskan dan akan kembali kebentuk semula ketika dalam keadaan dingin juga dapat didaur ulang dengan pemanasan. TPE semakin populer karena mempunyai beberapa kelebihan diantaranya dapat memperoleh sifat yang diinginkannya berdasarkan dari kegunaannya. Pembuatan TPE berbasis karet alam atau karet sintetis berpotensi dalam peningkatan sifat-sifat dari bahan yang akan dihasilkan, yang mana dapat mengubahnya menjadi barang jadi dan penggunaannya dapat diperluas (Nakason, 2006).
Campuran (paduan) dua atau lebih polimer telah menjadi fenomena penting pada tahun-tahun terakhir untuk mendapatkan suatu bahan dengan sifat-sifat tertentu seperti sifat mekanik, fisik, termal dan kemampuan proses yang baik yang tidak ditemukan dari masing-masing komponen. Paduan antara termoplastik dengan karet-elastomer dapat menghasilkan suatu material yang disebut termoplastik elastomer (TPE) (Halimatuddahliana, 2003).
Penelitian sebelumnya dilakukan oleh Charoen Nakason, dkk 2006. Dimana vulkanisasi termoplastik berdasarkan pada campuran karet alam/polietilena densitas tinggi dengan menggunakan pengkompatibilizer. Dikumil peroksida (DCP) memiliki pengaruh besar pada stabilitas serbuk limbah ban yang menyebabkan pembesaran dan intensitas pembentukan kopolimer sehingga meningkatkan adhesi antar muka antara serbuk limbah ban dan matriks Polyetilen (PE) (Nakason, 2006).
Polietilen (PE) adalah salah satu polimer terbesar diproduksi. Selain ringan, mudah dibentuk, cukup keras, tahan goresan, tahan terhadap zat kimia dan sedikit sekali menyerap air, sifatnya yang transparan dan tembus cahaya. PE memiliki kekuatan benturan yang tinggi dan tahan terhadap pelarut organik pada suhu 600C. Adanya beraneka ragam produk bahan polietilen disebabkan karena polimer ini dapat kompatibel dengan sejumlah bahan aditif sehingga polimer ini dapat menyambung 22% berat permintaan termoplastik di dunia. Kelemahan polietilen adalah pada suhu rendah akan rapuh, dan dalam keadaan murni pada suhu -300C mudah pecah, kaku, mudah retak, kurang stabil terhadap pemanasan, mempunyai tegangan (tensile) yang rendah, mudah terdegradasi oleh zat pengoksida seperti asam nitrat dan hidrogen peroksida (Rusdi, 2008).
Keunggulan TPE yang dibuat dari proses pencampuran suatu elastomer dan termoplastik adalah sifat yang dinginkan dapat ditentukan dengan memilih komponen elastomer dan plastik pada perbandingan rasio pencampuran yang sesuai. Banyak kombinasi termoplastik dan elastomer yang sudah komersial, diantaranya adalah campuran polyethylene-ethylene-propilene-diene monomer (PE/EPDM). Namun EPDM relatif lebih mahal dibandingkan dengan karet alam, sehingga dipelajari kemungkinan mengganti EPDM dengan karet alam. Pencampuran PE dan karet alam diyakini lebih ekonomis dan mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dibandingkan PE/EPDM (Baharuddin, 2009).
TPE adalah kelas polimer yang menggabungkan bahan pengolahan termoplastik dengan kerja fungsional dari elastomer konvensional. Selama empat dekade terakhir, perkembangan TPE telah memperoleh banyak perhatian disektor ilmu polimer dan teknologi. Saat ini TPE telah menjadi salah satu kelas polimer yang memiliki tingkat yang sangat tinggi dalam kepentingan komersial. Faktor-faktor utama yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan yang berkelanjutan mencakup peracikan sederhana, cepat fabrikasi dimana bahan tersebut dapat diolah kembali dan mudah untuk didaur ulang (Pongdhorn, 2009).
Penelitian sebelumnya dilakukan oleh Siriwardena, 2003. Dimana kajian terhadap lengkungan aliran dan rekahan leburan ekstruder menunjukkan peningkatan
suhu pengekstruderan telah meningkatkan kekuatan leburan dari bahan komposit pada kadar ricih yang rendah (Siriwardena, 2003).
Laboratorium kami telah memfokuskan perhatian pada perkembangan teknologi untuk secara aktif mendaur ulang limbah karet. Daur ulang limbah karet memerlukan teknik khusus, karena limbah karet yang merupakan bahan termoset, yang tidak dapat diproses ulang seperti termoplastik. Pemanfaatan serbuk karet ini adalah salah satu proses yang paling baik untuk pemanfaatan yang efektif. Cara yang paling menjanjikan untuk mendaur ulang limbah karet adalah dengan proses termoplastik agar dapat memperoleh TPE. Namun, adhesi antara limbah karet dan campuran polimer biasanya sangat lemah karena struktur ikat silang dari limbah karetnya. Untuk memecahkannya, beberapa upaya dilakukan untuk memproduksi TPE yaitu dengan menambahkan peroksida kedalam karetnya (Zhang, 2008).
Salah satu contoh TPE yang sangat populer pada saat ini adalah TPE poliolefin yang didasarkan pada etilen-propilena-diena-monomer (EPDM) atau modifikasikannya.
Blend NR dan termoplastik sekarang menjadi perhatian, termoplastik yang digunakan seperti polipropilena, HDPE, LDPE, dimana mempunyai beberapa keunggulan sifat, seperti tahan terhadap hantaman, tahan terhadap bahan kimia dan stabilitas panas yang baik (Nakason, 2006)).
Awang, 2007, penelitian telah mencampurkan campuran HDPE bekas dengan vulkanisir ban bekas dengan penambahan dikumil peroksida dan N,N-m- phenylenebismaleimide (HVA-2) sebagai zat pengikat silang, dimana menunjukkan bahwa perbandingan campuran 70/30 memiliki kekuatan tarik yang paling optimum dan campuran tersebut terdistribusi dengan baik dan hanya terjadi interaksi fisik antara komponen penyusunan campuran (Awang, 2007).
Berdasarkan uraian diatas maka dianggap perlu melakukan penelitian tentang Studi Pembuatan Plastik Elastomer dari HDPE Bekas dan Ban Bekas sebagai Pengisi dengan Penambahan Dikumil Peroksida sebagai Inisiator dan Divinil Benzena sebagai Pengikat Silang. Peneliti ingin menekiti sifat mekanik, morfologi dan sifat termal termoplastik elastomer dari campuran HDPE bekas dan Vulkanisir Ban bekas menggunakan alat ekstruder dengan penambahan DKP sebagai inisiator dan penambahan DVB sebagai pengikat silang.
1.2. Permasalahan
Apakah HDPE bekas dapat diolah kembali menjadi produk jadi dengan kualitas baik dengan pencampuran vulkanisir ban bekas dan bagaimana pengaruh penambahan dikumil peroksida dan divinilbenzena terhadap sifat mekanik ,perubahan morfologi dengan alat scanning electron microscope (SEM) dan perubahan sifat termal dengan Differensial Thermal Analysis (DTA).
1.3. Pembatasan Masalah
1. Bahan termoplastik yang digunakan adalah HDPE bekas dan bahan elastomer yang digunakan adalah vulkanisir ban bekas.
2. Inisiator yang digunakan adalah dikumil peroksida (DKP) dengan variasi berat adalah 1 phr, 2 phr dan 3 phr.
3. Zat pengikat silang yang digunakan adalah divinilbenzena (DVB) dengan variasi volume 1 phr, 2 phr dan 3 phr.
4. Temperatur yang digunakan pada pengujian yaitu 1750C pada saat mengekstrusi dan pencetakan spesimen.
5. Karakterisasi meliputi uji mekanik (kekuatan tarik) dan uji morfologi secara SEM, dan analisa termal secara DTA
1.4. Tujuan Penelitian
1. Bagaimana pengaruh penambahan divinilbenzena dan dikumil peroksida terhadap sifat mekanik, sifat morfologi dan sifat termal yang dihasilkan dari campuran HDPE bekas dan vulkanisir ban bekas.
2. Untuk mendaur ulang kembali barang-barang bekas berupa HDPE dan ban bekas agar dapat dimanfaatkan kembali.
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat untuk melakukan penelitian ini adalah untuk mendaur ulang HDPE bekas dan serbuk ban bekas menjadi produk plastik jadi dengan kualitas baik dan untuk mengurangi dampak negatif dari barang-barang yang sudah tidak terpakai kembali.
Seperti pembuatan bamper mobil, pembuatan pipa dan alat-alat rumah tangga yang tahan lama.
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di laboratorium (Experiment Laboratory) dengan perlakuan rasio konsentrasi HDPE dan vulkanisir ban bekas 30:70 (g/g), 50:50 (g/g) dan 70:30 (g/g) di dalam ekstruder pada suhu 175oC.
1. Tahap I
Pada tahap ini dilakukan penambahan dikumil peroksida (DKP) kedalam campuran HDPE/vulkanisir ban bekas 30/70 (g/g), 50/50 (g/g) dan 70/30 (g/g) dengan
variasi DKP 1 phr, 2 phr, dan 3 phr, kemudian diekstruder pada suhu 175oC.
Karakterisasi dengan uji tarik, hasil yang didapatkan optimum berdasarkan uji kekuatan tarik akan diuji dengan SEM dandi uji suhu yang terdekomposisi dengan DTA.
2. Tahap II
Pada tahap ini dilakukan penambahan DKP dan DVB ke dalam campuran HDPE/vulkanisir ban bekas 30/70 (g/g), 50/50 (g/g) dan 70/30 (g/g) dengan variasi DKP 1 phr, 2 phr, 3 phr dan DVB 1 phr, 2 phr dan 3 phr, kemudian diekstruder pada suhu 175oC. Karakterisasi dengan uji tarik, hasil optimum yang didapatkan berdasarkan uji kekuatan tarik akan diuji sifat morfologinya dengan SEM dan di uji suhu terdekomposisi dengan DTA.
3. Tahap III
Pada tahap ini campuran yang diperoleh diletakkan pada lempeng stinlesstil yang berukuran 15 x 15 cm yang sudah dilapisi aluminium foil. Kemudian diletakan dengan
alat press pada suhu 1750C selama 30 menit, hasil cetakan yang terbentuk berupa spesimen sesuai ASTM D638 dan selanjutnya diuji kekuatan tarik dan uji sifat morfologinya dengan SEM dan uji suhu terdekomposisi dengan DTA.
Variabel – variabel yang digunakan adalah sebagai berikut :
Variabel bebas :
• Perbandingan antara HDPE : vulkanisir ban bekas 30:70 (g/g), 50:50 (g/g) dan 70:30 (g/g)
• Variasi konsentrasi dikumil peroksida 1 phr, 2 phr dans 3 phr
• Variasi konsentrasi divinilbenzena 1 phr, 2 phr dan 3 phr
Variabel tetap :
• Suhu alat ekstruder 1750C
• Suhu penekanan spesimen 1750C
• Waktu penekanan selama 30 menit
• Kekuatab tekan 100 kgf/cm2 Variabelel terikat :
• Uji mekanik kekuatan tarik ,analisa morfologi dengan SEM dan analisa termal secara DTA
1.7. Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer dan Laboratorium Penelitian Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Analisa Universitas Gadjah Mada.
