4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Seal
Seal adalah suatu komponen yang berfungsi untuk mencegah masuk dan keluarnya oli dari suatu celah. Pemakaian seal dari bahan tertentu disesuaikan tipe dan di mana 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 digunakan sebagai bahan antara saat menyambung dua komponen atau lebih. Salah satu atau kedua komponen yang disambung tidak bergerak satu sama lain. Sedangkan bahan pembuatnya disesuaikan dengan karakteristik dari bahan yang disambung tersebut. Yang termasuk seal statis adalah: O-ring seal, gasket, liquid gasket dan U-packing/V-packing. Dan seal dinamis adalah: seperti perapat pada water pump system pendingin, seal pada sock absorber dan berikut fungsi dari seal yaitu:
a Menjaga kebocoran pelumas (lubrikasi).
b Menjaga kotoran dan material lain masuk ke sistem. c Memberikan batasan cairan supaya tidak tercampur. d Melapisi permukaan yang tidak rata.
e Menjaga agar komponen tidak cepat rusak.
2.1.1 Syarat Seal Yang Baik
Agar diperoleh kriteria suatu produk seal yang baik maka di bawah ini disajikan syarat-syarat seal yang baik, sebagai berikut.
a Mampu menahan kebocoran cairan, gas ataupun gel (padat semi cair red).
b Tahan terhadap gesekan komponen yang disambungkan.
c Tahan terhadap temperature yang tinggi.
5 2.2 Seal Statis
Seal statis adalah seal yang digunakan untuk merapatkan antar permukaan yang relatif tidak terdapat gerakan, seperti sambungan antara blok silinder dengan kepala silinder, sambungan antara intake manifold dan kepala silinder serta sambungan lain yang sejenis.
Gambar 2.1 Seal Statik
2.3
Seal DinamisSeal dinamis adalah seal yang digunakan untuk merapatkan antar permukaan yang terjadi gerakan relative, seperti perapat pada water pump system pendingin, seal pada sock absorber dan lain-lain. Perapat dinamis selanjutnya dapat dikelompokkan ke dalam dua kategori utama, yaitu: perapat kontak (contact seal) di mana elemen perapatnya bergesekan dengan permukaan pasangannya yang terkena beban, dan perapat longgar (clearance seal) di mana bekerja dengan kelonggaran positif antara permukaan perapatnya.
6 2.4 Jenis-Jenis Seal
Ada beberapa jenis seal yang umum digunakan dengan berbagai bentuk dan ukuran yang digunakan, sebagai berikut.
2.4.1 Gasket
Gasket adalah salah satu jenis seal yang banyak digunakan pada celah yang kecil pada komponen yang diam. Beberapa tempat yang menggunakan gasket misalnya antaracylinder head dan block , antara block dan oil pan. Permukaan yang memakai gasket harus rata, bersih, kering dan tidak ada goresan.
Gambar 2.3 Bentuk Gasket
2.4.2 O-ring
O-ring adalah bentuk cincin yang sangat lunak yang terbuat dari bahan alami atau karet synthetic atau plastik. Dalam pemakaianya O-ring biasanya dikompres antara dua permukaan sebagai seal, O-ring sering digunakan sebagai static seal yang fungsinya sama dengan gasket.
2.4.3 Lip Seal
Lip seal adalah jenis dynamic seal yang banyak digunakan pada kontruksi alat
berat. Lip seal memikul semua jenis kondisi pengoperasian dan mencegah tidak beroperasinya machine karena panas yang diakibatkan gesekan atau juga mencegah bercampurnya pelumas atau cairan.
7
2.4.4 U-Packing Dan V-Packing
U-packing dan V-packing adalah jenis seal dinamis di buat berbentuk huruf U atau
V dan umumnya digunakan untuk menyekat shaf yang berputar piston dan rod end pada silinder.
2.5 Pengujian Mutu Kompon Seal
Proses pengolahan barang jadi karet (rubber technology) merupakan ilmu untuk membuat produk karet yang biasanya menggunakan bahan dasar karet alam (RSS 1, SIR 10/20) 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 proses basah (menggunakan lateks sebagai bahan bakunya). Produk karet yang lazim diproduksi, seperti packing, seal, ban mobil, conveyor belt, dan lain-lain. Produk karet yang menggunakan lateks sebagai bahan bakunya seperti: sarung tangan, balon, benang karet, dan lain-lain.
Gambar 2.4 Dumbel uji kompon karet
Untuk memproduksi barang jadi karet ada beberapa proses yang harus dilakukan. Proses 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. Untuk mengatahui perbandingan sifat fisik kompon ada beberapa proses yang harus diperhatikan:
8 2.5.1 Tahap pembuatan kompon
Kompon di buat dengan bahan cara di campurkan dengan bahan kimia lainnya di dalam mesin roll terbuka. Semua pembuatan dan pengujian kompon di lakukan di laboratorium karet, balai besar pendidikan dan pelatihan ekspor indonesia. Proses memastikan dan pencampuran adalah tahapan tahapan dalam pembuatan barang jadi karet. Karet mentah sebagai contoh uji digiling untuk melakukan memastikan adalah menjadi karet mentah menjadi plastis sehingga pencampuran karet mentah dengan bahan-bahan kimia tertentu dapat berlangsung dengan sempurna dan tercampur dengan rata.
Langkah selanjutnya setelah mastikasi adalah pencampuran antara karet mentah dengan bahan-bahan kimia tertentu sehingga terjadi suatu komponen karet. Secara garis besar tahapan-tahapan pembuatan barang jadi karet adalah sebagai berikut: a. Mastikasi karet mentah
b. Pencampuran dengan bahan kimia c. Pencampuran kompon karet d. Pemasakan
2.5.2 Analisis pengujian sifat fisik elastomer
Kompon yang dihasilkan kemudian di uji sifat ketahanannya terhadap pelapukan pemanasan (heat aging), ketahan terhadap minyak (oil Resistance), pepataan tetap (Compresion Set), ketahan ozon dan ketahan pada temperatur rendah (Brittlenes Point) terhadap nilai kekerasan dan kekuatan tariknya.
2.6 Compounding (Komponding)
Dalam melakukan proses pengolahan kompon menggunakan bahan dasar karet alam maupun sintetis dan dicampurkan dengan bahan-bahan kimia. Sehingga dikenal dengan sebutan bahan-bahan kimia penyusun kompon.
9 2.6.1 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: ribbedsmoked sheet (RRS), Standard Indonesia rubber (SIR), block 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.
Gambar 2.5 Mesin mix mill/open mill untuk mengolah kompon karet
Bahan dasar karet sintetis yang merupakan hasil pengolahan dari fosil minyak bumi dimanfaatkan 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 bahan komposit karet alam, hal ini disebabkan karena NBR mengandung akrilonitril yang menyebabkan NBR tidak mengembang dan tahan minyak.polimida dalam matriks karet nitril dapat meningkatkan stabilitas thermal dari suhu 360 0C ke suhu 368 0C.
Penambahan NBR pada komposit karet alam dapat meningkatkan kekuatan tarik, kekerasan, ketahanan sobek dan pemampatan tetap. penambahan NBR pada karet alam dapat meningkatkan sifat mekanik komposit dan meningkatkan stabilitas thermal dari komposit. komposit acrylonitrile butadiene rubber, chloroprene
10
rubber, dan polivinil klorida dapat meningkatkan ikatan silang. Peningkatan Ikatan silang dalam struktur vulkanisat komposit karet dapat meningkatkan sifat mekanik, kekuatan tarik, modulus, kekerasan, energi regangan, dan ketahanan minyak. Peningkatan sifat mekanik vulcanizate 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 sifat dinamis kompon.
2.6.2 Properti kompon karet yang belum matang
Operator cetakan harus yakin bahwa senyawa (kompon) yang ia dapatkan dari pencampuran akan memiliki perilaku aliran yang cukup konsisten terutama setiap kali batch kompon yang dihasilkan/diproduksi. Operator extruder dan kalender juga perlu pemprosesan yang konsisten dan lancar. Jeda waktu antara penyerapan panas pada kompon dan awal waktu vulkanisasi sangat penting 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
1. Mooney Viscometer
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] Satuan ukuran yang digunakan adalah unit Mooney.
Gambar 2.5 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
11
(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 ML 1 + 4 (100 0C)…(Rumus Mooney viscometer)
Di mana:
40 mengacu pada viskositas dalam unit Mooney
M = menunjukan mooney
L = menunjukkan bahwa rotor besar yang digunakan (S menunjukkan penggunaan rotoe 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, di mana pembacaan telah diambil
100 0C = 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
12
ASTM D 1349-87 (1992) [5]. Suhu pengujian adalah 125 0C. 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 (ODR)
Curemeter atau rheometer disk berosilasi (ODR) 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 sekarang dapat direkam. Misalnya pembalikan, titik di mana Senyawa vulkanisasi terurai karena pemanasan yang lama sekarang dapat diukur
13 2.6.3 Karet 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 chlorprene rubber (CR), karena itu hanya memiliki tingkat ketahanan minyak yang moderat. NBR 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 styrene butadine ruber (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 0C. ACN 18% berguna hingga suhu -55 0C. NBR memiliki ketahanan penuaan panas yang lebih baik daripada CR dengan suhu 107 0C dan penggunaan sekitar 1.000 jam. Khusus bahan-bahan peracikan dapat ditambahkan untuk meningkatkan daya tahan terhadap panas. Seperti SBR, 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,
14
karena suhu mesin meningkat karena 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 tanpa timbal; ini dapat merusak kompon karet NBR. Kandungan ACN NBR atau NBR 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 menyebabkan produk karet NBR pada otomotif akan membengkak/mengembang secara signifikan. Campuran di atas 5% harus diperlakukan dengan hati-hati kecuali jika jenis karet sintetis yang lain tahan/resisten jika digunakan. 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. Pada proses pengujian resistensi minyak terdapat rumus sebagai berikut:
Persentase penyusutan= {L0-L1/L0}x100% Di mana:
L0 = Panjang sampel awal (Cm)
L1 = Panjang sampel setelah perendaman (Cm)....(rumus persentase penyusutan)
15
Ada juga bahan pengisi memegang penting dalam pembuatan produk karet. Penggunaan bahan pengisi untuk memperkuat sifat vulkanisasi NBR. Carbon black merupakan bahan pengisi yang banyak digunakan di dalam industri karet, karena bersifat sebagai penguat. Selama proses pembuatannya, carbon black berbentuk agregat. Bentuk dan derajat percabangan agregat disebut struktur. Struktur dari carbon black ditentukan oleh bentuk dan derajat percabangan. Penggunaan carbon black sebagai pengisi pada elastomer NBR akan menghasilkan vulkanisat dengan sifat mekanis baik.(Jovanovic et al.,2009; Mostafa et al.,2009)
Pengaruh HAF/SRF terhadap sifat karakteristik vulkanisasi, morfologi dan sweling vulkanisat NBR. Peningkatan struktur dari carbon black berpengaruh terhadap sifat kekerasan, modulus dan viskositas campuran.(Indrajati et al.,2012)
Karakteristik vulkanisasi digunakan untuk mengtahui reaksi vulkanisasi yang ditunjukkan dari kurva torsi versus waktu yang diperoleh dari alat uji reometer.(Fathurrohman et al.,2015)
2.6.4 Bahan-Bahan Kimia
Di samping menggunakan bahan dasar karet alam maupun karet sintetis maka digunakan bahan-bahan penyusun kompon karet dengan jenis: bahan kimia Zink Oxide fungsinya untuk pengaktif (activator agent) dan akselator dalam proses vulkanisasi juga melindungi karet dari jamur, Stearic Acid fungsinya untuk pelembut (softener agent), Sulfur fungsinya untuk kekuatan tarik dan perpanjangan putus, MgCO3 (magnesium carbonat) sebagai bahan pengisi non aktif yang
fungsinya untuk meningkatkan kekuatan tarik dan perpanjangan, Flecktol-H fungsinya yaitu sebagai anti oksidan, carbon black berpengaruh terhadap sifat kekerasan, modulus dan viskositas, DOP fungsinya untuk keelastisan dan kelembutan, CBS fungsinya memperoleh modulus, TMTD fungsinya sebagai bahan pencepat pembentukan kompon.
16
2.6.5 Perbedaan Karet Alam dengan Karet Sintetis
Walaupun karet alam sekarang ini jumlah produksi dan konsumsinya jauh di bawah karet sintetis atau karet buatan pabrik, sesungguhnya karet alam belum dapat digantikan oleh karet sintetis. Bagaimanapun, keunggulan yang dimiliki karet alam sulit ditandingi oleh karet sintetis. Adapun kelebihan-kelebihan karet alam yang tidak dimilii oleh karet sintetis adalah:
a. Memiliki daya elastisitas atau daya lenting yang sempurna
b. Memiliki plastisitas yang baik sehingga pwngolahan nya cukup mudah c. Tidak mudah panas
d. Memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan
Walaupun demikian, karet sintetis memiliki kelebihan, antara lain: tahan terhadap zat kimia, dan harganya yang cenderung dapat dipertahankan.Bila ada pihak yang meninginkan karet sintetis dalam jumlah tertentu, maka biasanya pengiriman atau suplai barang tersebut jarang mengalami kesulitan. Hal seperti ini sulit diharapkan dari karet alam. Harga dan pasokan karet alam selalu mengalami perubahan, bahkan kadang-kadang bergejolak. Walaupun memiliki beberapa kelemahan dipandang dari sudut kimia maupun bisnisnya, akan tetapi menurut beberapa ahli karet alam tetap mempunyai pangsa pasar yang baik.
Beberapa industri tertentu tetap memiliki ketergantungan yang besar terhadap pasokan karet alam, misalnya industri ban yang merupakan pemakai terbesar karet alam. Beberapa jenis ban seperti ban radial walaupun dalam pembuatannya dicampur dengan karet sintetis, tetapi jumlah karet alam yang digunakan tetap besar, yaitu dua kali lipat komponen karet alam untuk pembuatan ban non-radial. Jenis-jenis ban yang besar kurang baik bila dibuat dari bahan karet sintetis yang lebih banyak. Porsi karet alam yang dibutuhkan untuk ban berukuran besar adalah jauh lebih besar. Ban pesawat terbang bahkan dibuat hampir semuanya dari bahan karet alam.
17
Pada saat ini jumlah produksi karet alam dan karet sintetis adalah 1 : 2. Walapun jumlah produksi karet alam lebih rendah, bahkan hanya setengah dari produksi karet sintetis tetapi sesungguhnya jumlah produksi dan konsumsi kedus jenis karet ini hampir sama. Dua jenis karet ini sebenarnya memiliki pasar tersendiri. Karet alam dan karet sintetis sesungguhnya tidak saling mematikan atau bersaing penuh. Ke duanya mempunyai sifat saling melengkapi atau komplementer.
