KARAKTERISTIK VULKANISAT LIS KACA KENDARAAN BERMOTOR
SETELAH PENGUSANGAN
Popy Marlina
Balai Riset dan Standardisasi Industri Palembang E-mail: popy_marlina@yahoo.co.id
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor setelah pengusangan. Rancangan yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial, setiap perlakuan diulang 3 (tiga) kali. Faktor tunggal konsentrasi arang aktif tempurung kelapa (0 phr, 50 phr, 100 phr, 150 phr dan 200 phr). Parameter yang diamati meliputi kekerasan, tegangan putus dan perpanjangan putus sebelum dan setelah pengusangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa, berpengaruh terhadap kekerasan, tegangan putus, dan perpanjangan putus sebelum dan sesudah pengusangan vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor. Karakteristik vulkanisat karet lis kaca kendaraan bermotor setelah pengusangan memenuhi syarat mutu lis kaca kendaraan bermotor sesuai SNI 06-1490-1989 untuk perlakuan konsentrasi arang aktif tempeurung kelapa 50 phr hingga perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 200 phr, dengan karakteristik perubahan kekerasan (3,0%, 4,3%, 2,8% dan 4,2%), tegangan putus (4,4%, 9,5%, 8,0% dan 7,1%). Perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 0 phr hingga 200 phr terhadap perpanjangan putus (3,25%, 1,4%, 4,8%, 1,2 dan 1,3%). Perlakuan terbaik diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif 150 phr dengan perubahan kekerasan 2,8%, perpanjangan putus 1,2%. Perlakuan terbaik untuk karakteristik tegangan putus pada perlakuan konsentrasi arang aktif 50 phr dengan nilai 4,4%.
CHARACTERISTIC OF VULCANIZED LIS VEHICLE GLASS AFTER AGEING
Popy Marlina
Balai Riset dan Standardisasi Industri Palembang E-mail: popy_marlina@yahoo.co.id
ABSTRACT
The research aimed to study the characteristics of vulcanized lis vehicle glass after ageing. The experimental research used non Factorial Completely Randomized Design and each treatments was replicated three times. Single factor concentration of coconut shell activated charcoal (0 phr, 50 phr, 100 phr, 150 phr and
200 phr). The parameters were hardness, tensile strength and elongation at break before and after ageing. The results showed that all treatments have a influence on the characteristics of vulcanized lis vehicle glass and meet the quality requirements of motor vehicles SNI 06-1490-1989 for treatment concentration of active charcoal coconut shell 50 phr to 200 phr with characteristics hardness change (3,0%, 4,3%, 2,8% dan 4,2%), tensile strength (4,4%, 9,5%, 8,0% dan 7,1%). Treatment concentration of active charcoal coconut
shell 0 phr to 200 phr with characteristics elongation et break (3,25%, 1,4%, 4,8%, 1,2 dan 1,3%). The best treatment was found to be the treatment concentration of active charcoal coconut shell 150 phr with hardness change 2,8%, elongation et break 1,2%. The best treatment was found to be the treatment concentration of active charcoal coconut shell 50 phr with tensile strength 4,4%.
PENDAHULUAN
Karet alam merupakan polimer isoprene (C5H8) yang mempunyai bobot molekul besar. Struktur dasar karet
alam adalah cis-1,4 poliisoprene yang disintesis secara alami melalui polimerisasi enzimatik isopentilpirofosfat, dimana isoprene merupakan produk degradasi utama senyawa karet (Rahman, 2005; Mhardela, 2009; Peng, 2007). Karet alam diolah menjadi berbagai macam produk karet. Sebelum menjadi barang jadi karet, karet alam dengan campuran bahan-bahan kimia akan meghasilkan kompon karet. Kompon karet merupakan bahan setengah jadi yang kemudian di press dan dicetak menjadi barang jadi karet. Tahapan proses dalam industri barang jadi karet sebagai upaya memperbaiki kelemahan karet, meliputi pencampuran, pembentukan kemudian vulkanisasi. Pencampuran dimulai dengan mastikasi (pelunakan), kemudian ditambahkan bahan-bahan penyusun kompon dengan jenis dan jumlah tertentu sesuai kemampuan proses, ketersediaan biaya dan sifat fisik akhir vulkanisat yang diinginkan (Donnet, 2005).
Salah satu bahan kimia dalam pembuatan kompon karet adalah bahan pengisi. Bahan pengisi berfungsi sebagai penguat (reinforcing) yang dapat memperbesar volume karet, dapat memperbaiki sifat fisik barang karet dan memperkuat vulkanisat (Boonstra, 2005; Iskandar et al., 2000). Bahan pengisi yang berasal dari hasil pengolahan minyak bumi merupakan bahan pengisi yang paling umum digunakan. Bahan pengisi yang berasal dari minyak bumi tidak ramah lingkungan dan tidak biodegradable, sehingga alternatif pengganti bahan pengisi dilakukan dengan memanfaatkan sumber daya alam yang ketersediaannya banyak. Bahan pengisi yang berasal dari limbah pertanian seperti tempurung kelapa berpotensi digunakan sebagai bahan pengisi kompon karet. Tempurung kelapa merupakan salah satu sumber bahan pengisi alamiah yang potensial dan mempunyai prospek ekonomi tinggi. Penelitian pemanfaatan arang tempurung kelapa sebagai bahan pengisi dalam pembuaatan kompon karet, diantaranya Gamage (2011), Sareena et al (2012). Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa karakteristik ketahanan putus, kekerasan, dan ketahanan kikis kompon ban tapak mobil memberikan nilai yang maksimal dibandingkan bila menggunakan bahan pengisi carbon black. Penggunaan arang aktif tempurung kelapa merupakan salah satu usaha untuk substitusi impor bahan pengisi serta meningkatkan mutu barang jadi karet. Arang aktif tempurung kelapa mengandung gugus aktif hidroksil (OH) yang akan berinteraksi dengan molekul yang ada dalam karet (Budiono et al., 2009; Marlina et al., 2014), sehingga diharapkan arang aktif tempurung kelapa dapat digunakan sebagai bahan pengisi alternatif pengganti carbon black.
METODE PENELITIAN
Bahan dan Alat
Bahan
Bahan kimia yang digunakan untuk pembuatan arang aktif antara lain H3PO4 10%, larutan iod, dan Na2S2O3 0,1
N. Bahan-bahan kimia untuk pembuatan kompon karet antara lain karet alam SIR 20 (Standard Indonesian Rubber), minyak minarek, sulfur, trimethyl quinon (TMQ), asam stearat, ZnO, Butyl Hydroxy Toluena (BHT), N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (CBS), cumaron resin dan arang aktif tempurung kelapa 400 mesh.
Alat
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah timbangan (Metler P1210), open mill L 40 cm D18 cm kapasitas 2 kg (SLIMC), cutting scraft besar, alat press vulkanisat (ChiNT JS11S), cetakan sheet, dan gunting.
Rancangan Percobaan
Variasi konsentrasi arang aktif tempurung kelapa ukuran partikel 400 mesh yang digunakan adalah 0 phr, 50 phr, 100 phr, 150 phr dan 200 phr.
Masing-masing perlakuan diulang sebanyak 3 (tiga) kali.
Prosedur Pembuatan Karbon Aktif dari Tempurung Kelapa
Tempurung kelapa sebanyak kurang lebih 18,5 kg dimasukkan ke dalam tungku pengarangan dan dipanaskan dengan suhu 2000C selama 5 jam. Sebanyak 50 gram arang tempurung yang lolos 100 mesh masing-masing
direndam dalam 100 mL H2SO4 4M dan H3PO4 4M selama 10 jam. Campuran tersebut disaring dan dicuci
dengan akuades, dan dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 110oC selama 3 jam. Setelah itu, campuran
didinginkan dalam desikator. Arang yang dihasilkan diaktifkan secara kimia, yaitu direndam dengan H3PO4
dengan konsentrasi 10% selama 24 jam kemudian ditiriskan. Setelah itu arang dipanaskan pada tungku aktivasi pada suhu 800°C, selama 120 menit. Arang aktif kemudian didinginkan selama 24 jam, ditimbang. Arang aktif disimpan dalam plastik yang tertutup rapat. Arang aktif kemudian diayak sesuai perlakuan dan karbon aktif yang diperoleh kemudian diuji daya serap I2 (sesuai SNI arang Akif (SNI 06-3730-1995).
Prosedur Pembuatan Kompon Karet
Pembuatan kompon dilakukan dengan menimbang semua bahan-bahan sesuai dengan formulasi, kemudian dengan menggunakan alat two roll mill, dilakukan penggilingan, mula-mula karet SIR 20 digiling sampai plastis. Kemudian berturut-turut tambahkan asam stearat, ZnO, digiling, ditambah arang aktif tempurung kelapa (sesuai rancangan percobaan) sampai homogen, kemudian tambahkan CBS, TMQ, BHT, cumoron resin, minyak minarex digiling sampai homogen, terakhir ditambah sulfur dan digiling sampai homogen. Selama penggilingan temperatur dipertahankan 70+ 5 0C, dan sebelum divulkanisasi kompon dikondisikan
dulu selama 24 jam. Sampel di press dengan suhu vulkanisasi 150oC dan hasilnya vulkanisat lis kaca
kendaraan bermotor.
Peubah yang diamati
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Hasil pengujian vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor sebelum dan sesudah pengusangan untuk semua perlakuan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian karakteristik vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor
Parameter
Perlakuan (phr)
Sebelum Pengusangan Setelah Pengusangan
0 50 100 150 200 0 50 100 150 200
Kekerasan (Shore A) 56 67 69 70 72 50 65 66 68 69
Tegangan putus (N/mm2) 7 18 21 25 28 5 10 19 23 26
Perpanjangan putus (%) 154 278 315 344 361 150 275 311 341 359
Tabel 2. Persentase perubahan karakteristik vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor setelah pengusangan
Parameter Perlakuan (phr)
0 50 100 150 200
Perubahan Kekerasan (%) 10,7 3,0 4,3 2,8 4,2
Perubahan Tegangan putus (%) 28,6 4,4 9,5 8,0 7,1 Perubahan Perpanjangan putus (%) 3,3 1,4 4,8 1,2 1,3
Hasil pengujian vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor Tabel 1dan Tabel 2, menunjukkan masing-masing parameter memenuhi syarat mutu kompon lis kaca kendaraan bermotor sesuai SNI 06-1490-1989, kecuali untuk parameter kekerasan dan perpanjangan putus setelah pengusangan dengan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 0 phr. Syarat mutu kompon karet lis kaca kendaraan bermotor sesuai Standard Nasional Indonesia (SNI) dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Syarat mutu SNI Lis Kaca Kendaraan Bermotor SNI 06-1490-1989
No Jenis Uji Satuan Persyaratan
1. Kekerasan Shore A 70 + 5
2. Tegangan Putus N/mm2 Min. 10
3. Perpanjangan Putus % Min. 200
4. Pengusangan - Kekerasan - Tegangan Putus - Perpanjangan Putus
%
Maks. + 5 Maks. 20 Maks. 10
Pembahasan
1. Karakteristik vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor
1.1. Kekerasan
Kekerasan barang jadi karet ditentukan oleh bahan elastomer, bahan pengisi, minyak pelunak dan bahan pencepat yang digunakan dalam proses pembuatan kompon barang jadi karet. Dengan menggunakan komposisi bahan yang tepat diharapkan nilai kekerasan yang dibutuhkan dapat diperoleh sesuai dengan standar sifat fisik yang diinginkan dari barang jadi karet. Hasil pengujian vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Kekerasan vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor sebelum dan setelah pengusangan
Gambar 1 menunjukkan bahwa nilai hasil pengujian kekerasan vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor tertinggi setelah pengusangan diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 200 phr, yaitu 72 shore A (persentase perubahan kekerasan 4,2%) dan hasil pengujian kekerasan vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor terendah diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 0 phr, yaitu 50 Shore A (persentase perubahan kekerasan 10,7%). Perubahan kekerasan untuk perlakuan 0 phr tidak memenuhi syarat mutu vulkanisat lis kaca mobil setelah pengusangan, yaitu ± 5%. Perlakuan terbaik diperoleh pada konsentrasi 150 phr, nilai kemunduran kekerasan 2,8% karena memiliki persentase perubahan kekerasan yang paling kecil.
1.2. Tegangan Putus
Tegangan putus diartikan sebagai sumber kekuatan yang digunakan untuk memutuskan sampel samapai putus. Hasil pengujian tegangan putus vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Tegangan putus vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor sebelum dan setelah pengusangan
Gambar 2 menunjukkan bahwa nilai hasil pengujian tegangan putus vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor tertinggi setelah pengusangan diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 200 phr), yaitu 26 N/mm2 dan hasil pengujian tegangan putus vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor terendah
diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 0 phr), yaitu 5 N/mm2. Setelah
pengusangan nilai tegangan putus menurun untuk semua parameter namun masih memenuhi syarat mutu lis kaca kendaraan bermotor sesuai SNI 06-1490-1989 (maksimal 20%) kecuali perlakuan konsentrasi 0 phr (kemunduran 28,6%). Perlakuan terbaik diperoleh pada konsentrasi 50 phr (perubahan tegangan putus 4,4%. Hal ini disebabkan kemampuan arang aktif tempurung kelapa yang mengandung gugus fenol bereaksi dengan gugus aktif pada molekul karet untuk membentuk ikatan silang baru antar molekul yang mempunyai efek antioksidan. Terbentuknya ikatan-ikatan mengakibatkan karet menjadi kaku dan kuat sehingga tegangan putusnya tetap tinggi setelah pengusangan, sesuai pendapat Ghoreishy et al (2011), secara kimia terbentuk ikatan antara karet dengan gugus fungsional pada permukaan carbon.
1.3. Perpanjangan Putus
Gambar 3. Perpanjangan putus vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor sebelum dan setelah pengusangan
Gambar 3 menunjukkan hasil pengujian penurunan perpanjanga putus vulkanisat karet lis kaca kendaraan bermotor setelah pengusangan untuk semua perlakuan memenuhi syarat mutu lis kaca kendaraan bermotor, perubahan perpanjangan putus maksimal 10%. Perlakuan terbaik diperoleh pada konsentrasi 150 phr, perubahan perpanjangan putus 1,2%. Penurunan perpanjangan putus dapat disebabkan meningkatnya rapat ikatan silang antar molekul karet. Adanya antioksidan karet dan gugus aktif fenolik (OH) pada arang aktif tempurung kelapa yang mempunyai sifat yang kuat melindungi karet terhadap suhu tinggi dan sinar matahari. Selain itu, banyaknya ikatan yang terbentuk akan mengurangi keleluasaan gerak rantai polimer, menyebabkan viskositas kompon meningkat, kompon menjadi kaku, keras sehingga perpanjangan putus menurun (Phrommedetch dan Pattamaprom, 2010).
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang didapat, maka dapat ditarik kesimpulan yaitu:
Perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa, berpengaruh terhadap kekerasan, tegangan putus, dan perpanjangan putus sebelum dan sesudah pengusangan vulkanisat lis kaca kendaraan bermotor. Karakteristik vulkanisat karet lis kaca kendaraan bermotor setelah pengusangan memenuhi syarat mutu lis kaca kendaraan bermotor sesuai SNI 06-1490-1989 untuk perlakuan konsentrasi arang aktif tempeurung kelapa 50 phr hingga perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 200 phr, dengan karakteristik perubahan kekerasan (3,0%, 4,3%, 2,8% dan 4,2%), tegangan putus (4,4%, 9,5%, 8,0% dan 7,1%). Perlakuan konsentrasi arang aktif tempurung kelapa 0 phr hingga 200 phr (3,25%, 1,4%, 4,8%, 1,2 dan 1,3%). Perlakuan terbaik diperoleh pada perlakuan konsentrasi arang aktif 150 phr dengan perubahan kekerasan 2,8%, perpanjangan putus 1,2%. Perlakuan terbaik untuk karakteristik tegangan putus pada perlakuan konsentrasi arang aktif 50 phr dengan nilai 4,4%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kepala Balai Riset dan Standardsasi Industri Palembang yang telah menyediakan sarana dan fasilitas, serta analis di Laboratorium Aneka Komoditi, sehingga penelitian ini dapat berjalan lancer dan selesai tepat waktu.
DAFTAR PUSTAKA
Boonstra, B.B. 2005. Reinforcement by filler. J. Rubber Age, 92(6) : 227-235.
Budiono, Suhartana, Gunawan. 2009. Pengaruh aktivasi arang tempurung kelapa dengan asam sulfat dan asam fosfat untuk adsorpsi fenol. Skripsi. Universitas Diponegoro.
Donnet, J.B., Custodero, E. 2005. Science and technology of rubber : reinforcement of elastomers by particulate fillers. Elsevier Academic Press Third Edition P:367-400.
Gamage, N.J.W. 2011. Use of coconut shell charcoal dust as a filler in the rubber industry. Thesis. University of Moratuwa Srinlanka.
Ghoreishy, M.H.R, Taghvaei, S dan Mehrabian, R.Z. 2011. The effect of silica/carbon black filler systems on the fatigue properties of the tread compound in passenger tires. Iran Journal Polymer Science Technology, 24(4) : 329-337 Iskandar, S., Marliyanti, I., Kadarijah, dan Kardha, M.S. 2000. Pengaruh radiasi sinar gamma dan penambahan kalsium
karbonat pada sifat fisika dan mekanik kompon karet alam. Risalah Pertemuan Ilmiah Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi, P. 251-258.
Mhardela, P. 2009. Pengaruh konsentrasi asam asetat (CH3COOH) terhadap modulus green 300% pada proses produksi benang karet di PT. Industri Karet Nusantara. Karya Ilmiah. Universitas Sumatera Utara. Medan. Marlina, P., Pratama. F., Hamzah, B dan Pambayun. R. 2014. Pengaruh Suhu dan Lama Penyimpanan terhadap
Karakteristik Kompon Karet. Jurnal Dinamika Penelitian Industri Vol. 25 (1) : 41-49.
Marlina, P., Pratama. F., Hamzah, B dan Pambayun. R. 2014. Perubahan Kekerasan Kompon Karet dengan Bahan Pengisi Arang Aktif Tempurung Kelapa dan Nano Silika Sekam Padi.
Olafadehan, O.A., Jinadu, O.W., Salami, L., and Popoola, O.T. 2012. Treatment of brewery wastewater effluent using activated carbon prepared from coconut shell. International Journal Appliance Science and Technology, 2(1) : 165-178.
Peng, Y.K. 2007. The effect of carbon black and silica fillers on cure characteristics and mechanical properties of breaker compounds. Thesis. University Science Malaysia.
Phrommedetch, S and Pattamaprom, C. 2010. Compatibility improvement of rice husk and bagasse ashes with natural rubber by molten-state maleation. Europe Journal Science Resonansi, 43(3) : 411-416.
Rahman, N. 2005. Pengetahuan dasar elastomer. Teknologi Barang Jadi Karet Padat. Balai Penelitian Teknologi Karet Bogor.
