289
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Dari uraian pada hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan sebagai berikut.
1. Proses mastikasi dan penggilingan karet mempengaruhi dispersi carbon black, viskositas Mooney, dan jumlah bound rubber pada kompon karet serta degree of crosslinking, belerang sisa, dan sifat fisik pada vulkanisat karet alam. Semakin banyak volume carbon black ditambahkan di awal proses mastikasi dan penggilingan karet (rasio pencampuran 10:40; 20-30; 30-20;
dan 40-10), semakin banyak volume carbon black yang mengalami gaya geser karet yang masih cukup tinggi, sehingga agregat atau bahkan aglomerat carbon black hancur menjadi partikel yang berukuran lebih kecil. Oleh karena itu semakin baik dispersinya di dalam karet yang ditandai oleh semakin kecil ukuran diameter rata-rata partikel dan distribusi ukuran partikel yang semakin sempit. Namun demikian apabila ditinjau dari bound rubber yang terbentuk dan degree of crosslinking yang terjadi, urutan pencampuran antara carbon black dan bahan kimia karet ke dalam karet memegang peranan yang begitu penting. Proses pencampuran carbon black terlebih dahulu sebelum proses pencampuran bahan kimia karet ke dalam karet menyebabkan tidak hanya dispersi carbon black lebih baik tetapi juga permukaan carbon black belum dikotori oleh bahan kimia karet terutama TMQ dan minyak. Pusat aktif pada carbon black cukup mampu untuk mengadsorpsi molekul-molekul karet lebih
290
banyak di permukaannya apabila dibandingkan dengan urutan pencampuran antara carbon black dan bahan kimia karet ke dalam karet yang diproses secara simultan sehingga menghasilkan pembentukan bound rubber yang lebih banyak. Sifat fisik pada vulkanisat karet alam mengalami peningkatan yang sangat berarti. Proses pencampuran carbon black setelah proses mastikasi karet atau sebelum proses pencampuran bahan kimia karet dan pencampuran sejumlah besar volume carbon black di awal proses mastikasi dan penggilingan karet menyebabkan tidak hanya pada peningkatan sifat fisik pada vulkanisat karet tetapi juga mampu meningkatkan efisiensi proses mastikasi dan penggilingan karet itu sendiri. Waktu penggilingan karet total menjadi lebih pendek dan hanya satu formula karet saja yang digunakan.
2. Suhu penggilingan pada proses mastikasi dan penggilingan karet dari 55oC - 70oC mempengaruhi viskositas Mooney dan bound rubber pada kompon karet, serta degree of crosslinking dan sifat fisik pada vulkanisat karet.
Viskositas Mooney kompon karet menjadi rendah, sebaliknya degree of crosslinking dan bound rubber mengalami kenaikan. Viskositas kompon karet rendah menyebabkan dispersi baik carbon black maupun bahan kimia karet terutama belerang sebagai pereaksi menjadi baik, namun kuat tarik vulkanisat karet mengalami penurunan. Ini disebabkan oleh pada suhu penggilingan tinggi, penurunan berat molekul karet akibat dari gaya geser sedikit terjadi sehingga baik bound rubber maupun degree of crosslinking terbentuk pada molekul yang relatif panjang. Dengan kata lain, semakin tinggi suhu penggilingan karet pada mastikasi dingin, semakin rendah
291
efisiensinya. Dengan demikian, torsi yang diamati sebagai dampak dari bound rubber maupun degree of crosslinking turun dengan kenaikan suhu penggilingan dari 55oC - 70oC.
3. Bound rubber mempunyai hubungan non linear dengan degree of crosslinking. Degree of crosslinking besar pada saat pembentukan bound rubber yang rendah atau pada bound rubber tertentu degree of crosslinking menjadi konstan. Semakin tinggi bound rubber, semakin besar molekul karet yang teradsorpsi di permukaan carbon black sehingga semakin sedikit molekul karet yang dapat bereaksi dengan belerang. Dengan demikian degree of crosslinking mengalami penurunan.
4. Suhu vulkanisasi mempengaruhi degree of crosslinking, belerang sisa, dan sifat fisik pada vulkanisat karet sampel A1 dan D1. Degree of crosslinking turun dan belerang sisa turun semakin cepat dengan kenaikan suhu vulkanisasi dari 140oC - 170oC. Kuat tarik, modulus 500 %, ketahanan sobek, dan ketahanan kikis turun pada sampel A1 sementara kuat tarik, modulus 500
%, dan ketahanan sobek turun, dan ketahanan kikis relatif stabil untuk sampel D1. Reaksi antara molekul karet dengan belerang tidak hanya membentuk ikatan silang tetapi juga ikatan-ikatan yang lain, misalnya belerang siklik, accelerator terminated pendant group, dan lain-lain.
5. Model reaksi dengan pendekatan reaksi autokatalisis cukup baik untuk menjelaskan reaksi vulkanisasi karet alam menurut data rheograf . Nilai k sebagai fungsi suhu untuk sampel A1 adalah 19,913 exp (-8825,3/T) dan nilai
292
k untuk sampel D1 adalah 24,081 exp (-10456/T) dimana T adalah suhu absolut dalam K.
Model reaksi gabungan reaksi seri dan reaksi paralel juga dapat menjelaskan peristiwa vulkanisasi menurut pengamatan belerang sisa. Nilai k1 sebagai fungsi suhu untuk sampel A1 adalah 18,527 exp (9074,6/T) dan nilai k1 untuk sampel D1 adalah 30,771 exp (14077/T). Nilai k2 sebagai fungsi suhu untuk sampel A1 adalah 23,516 exp (11086/T) dan nilai k2 untuk sampel D1 adalah 32,116 exp (14454/T). Nilai k3 sebagai fungsi suhu untuk sampel A1 adalah 3,2055 exp (2840,8/T) dan nilai k3 untuk sampel D1 adalah 1,1154 exp (1787,1/T) dimana T dalam K.
6. Proses mastikasi dan penggilingan karet dapat menghasilkan panas yang dapat diamati melalui peningkatan suhu penggilingan. Kenaikan suhu penggilingan ini disebabkan oleh gesekan antara karet dengan rol gilingan karet, antara karet dengan carbon black, dan antar molekul karet. Gesekan ini juga menyebabkan pemutusan rantai molekul karet menjadi lebih pendek dan pemecahan agregat bahkan aglomerat carbon black menjadi partikel yang berukuran lebih kecil. Karena suhu proses pencampuran antara karet, bahan kimia karet, dan carbon black mengalami kenaikan dan berat molekul karet menjadi rendah, maka viskositas karet memperlihatkan penurunan. Viskositas karet rendah ini menyebabkan dispersi partikel carbon black yang berukuran relatif kecil di dalam karet menjadi lebih mudah. Penurunan ukuran carbon black menyebabkan luas permukaan partikel carbon black menjadi besar, sehingga adsorpsi molekul karet di permukaan carbon black mengalami
293
peningkatan. Dengan demikian bound rubber mengalami peningkatan dengan kenaikan suhu proses penggilingan karet pada proses mastikasi dan penggilingan karet. Dispersi belerang (1,497 %; 2,5 phr) di dalam karet juga menjadi lebih baik, sehingga kontak antara belerang dengan molekul karet mengalami peningkatan dan menyebabkan reaksi vulkanisasi karet juga meningkat. Ikatan silang yang diamati melalui degree of crosslinking menunjukkan kenaikan dengan peningkatan suhu penggilingan karet
7. Dispersi, mixing energy, dan viskositas karet mempunyai saling keterkaitan.
Viskositas karet dan mixing energy turun dengan bertambahnya waktu penggilingan karet. Pengurangan jumlah spot dan pengecilan ukuran spot diameter rata-rata partikel carbon black serta semakin sempitnya distribusi frekuensi yang diamati menunjukkan dispersi semakin baik. Hal ini telah sesuai dengan hubungan energi dan dispersi yang dikemukakan oleh Eckhoff.
8. Viskositas, dispersi, bound rubber, dan crosslinking dipengaruhi oleh ukuran partikel carbon black. Ukuran partikel kecil dapat memudahkan dispersi carbon black di dalam karet. Luas permukaan semakin besar sehingga meningkatkan adsorpsi molekul karet di permukaan carbon black. Bound rubber dan viskositas karet mengalami kenaikan. Semakin baik dispersi partikel carbon black di dalam karet, menyebabkan carbon black dapat berfungi sebagai katalis reaksi vulkanisasi sehingga degree of crosslinking naik.
294 V.2 Saran
Mengacu pada kesimpulan yang diperoleh, maka disarankan :
1. Proses mastikasi dan penggilingan karet hampir tidak mempengaruhi kecepatan reaksi vulkanisasi karet alam pada sampel B yang dianalisis melalui oleh penurunan kadar belerang sisa. Analisis yang menggunakan rheograf, menunjukkan bahwa terjadi penurunan nilai torsi dari sampel B1 sampai B4 dan degree of crosslinking turun dari sampel B1 sampai B4.
Disini, penentuan ikatan kimia yang terbentuk di antara molekul karet selain ikatan silang perlu dilanjutkan,
2. Suhu vulkanisasi pada sampel A1 dan D1 menyebabkan kenaikan kecepatan reaksi vulkanisasi yang tergambar melalui rheograf. Degree of crosslinking turun seiring dengan penurunan kadar belerang sisa pada vulkanisat A1 dan D1. Disini ikatan kimia yang terbentuk selain ikatan silang di antara molekul karet dan belerang pada proses vulkanisasi karet alam perlu dianalisis lebih lanjut, dan
3. Hubungan non linear di antara degree of crosslinking dan bound rubber perlu diteliti lebih lanjut. Hal ini disebabkan oleh data hubungan antara degree of crosslinking dan bound rubber yang diperoleh belum menunjukkan degree of crosslinking yang konstan dengan semakin besar pembentukan bound rubber.
4. Suhu penggilingan menyebabkan kenaikan baik bound rubber maupun degree of crosslinking tetapi torsi turun dengan semakin tinggi suhu penggilingan dari 55oC - 70oC. Perlu dibuktikan pengaruh panjang rantai molekul karet sebagai dampak proses penggilingan terhadap fakta tersebut.
