Pembuatan Vulkanisat Karet Kompon Bantalan Dermaga Berbahan Karet
dari Limbah Industri Karet Remah dan Pengisi dari Abu Sekam Padi
Aprillena T. Bondan1,*, Tri Susanto1, Rahmaniar1
1 Balai Riset dan Standardisasi Industri Palembang
Jl. Perindustrian 2 No. 12 Sukarami Km. 9 Palembang 30152 Indonesia
*Penulis korespondensi. Telp/fax: +62 711 412482 e-mail: benaprio@gmail.com
ABSTRAK
Kebutuhan karet kompon bantalan dermaga di Indonesia adalah sangat tinggi. Pada umumnya, karet tersebut dibuat dari karet alam SIR maupun RSS. Di sisi lain, limbah karet yang biasa hanya
digunakan untuk pupuk kompos pada industri karet remah (crumb rubber) sebenarnya masih
mengandung isoprene karet yang cukup tinggi, sehingga berpotensi untuk digunakan sebagai
pengganti SIR pada pembuatan karet bantalan dermaga. Saat ini, dikarenakan beberapa efek negatif
penggunaan bahan pengisi (filler) berbasis petroleum, maka dalam penelitian ini akan digunakan
abu sekam padi sebagai alternatif bahan pengisi. Penelitian dilakukan dari purifikasi limbah karet remah (LKR), penyiapan abu sekam padi (ASP), pembuatan kompon karet dan dilanjutkan dengan pengujian vulkanisat sesuai dengan standar yang berlaku. Desain penelitian dirancang dengan menggunakan 100 phr LKR dengan variasi ASP yaitu 20, 30, 40, 50 phr. Hasil pengujian vulkanisat karet menunjukkan nilai kekerasan berkisar antara 53-57 Shore A, kuat tarik 17,6-23,8 MPa, perpanjangan putus 540-630% dan pampatan tetap 4,45-6,85%. Berdasarkan parameter tersebut dapat diindikasikan bahwa penggunaan LRK sebagai bahan polimer pengganti NR/SIR/RSS
bersama dengan bahan pengisi ASP pengganti carbon black (CB) pada komposisi tertentu dapat
direkomendasikan untuk menjadi formulasi vulkanisat bantalan dermaga sesuai dengan SNI 06-3568-2006.
The Production of Rubber Dock Fender Vulcanizates Using Rubber
Waste from Crumb Rubber Industries and Rice Husk Ashes as Fillers
Aprillena T. Bondan1,*, Tri Susanto1, Rahmaniar1
1 Balai Riset dan Standardisasi Industri Palembang
Jl. Perindustrian 2 No. 12 Sukarami Km. 9 Palembang 30152 Indonesia
*Coresponding author. Telp/fax: +62 711 412482 e-mail: benaprio@gmail.com
ABSTRACT
The need for rubber dock fender in Indonesia is quite high. Generally, the products are made from natural rubber (SIR) and Ribbed Smoked Sheet. The usual crumb rubber waste (solid waste from crumb rubber processing) has been used only for compost fertilizer in the crumb rubber industry which still contains high isoprene rubber, so that it is potentially to be used as a substitute for SIR/RSS in the manufacture of rubber dock fender. Currently, due to some negative effects of the use of petroleum-based fillers, this study observe the using of rice husk ash as the alternative filler together with the solid waste of crumb rubber processing as main polymer (LKR) instead of SIR and RSS. The research included the purification of crumb rubber waste (LKR), preparation of rice husk ash (ASP), rubber compounding, vulcanization and testing in accordance with applicable standards. The research was designed by using 100 phr LKR with ASP variation of 20, 30, 40, 50 phr. The testing results of rubber dock fender vulcanizates were hardness values ranged from 53-57 Shore A, tensile strength 17.6-23.8 MPa, elongation at break 540-630% and compression set 4.45-6.85%. Based on the comparison of those parameters with the SNI 06-3568-2006, it can be concluded that the utilization of LRK as a replacement of polymer material for NR/SIR/RSS together with ASP fillers as CB substitutes CB for certain compositions could be applied in the production of rubber dock fender vulcanizates.
PENDAHULUAN
Limbah karet industri karet remah (crumb rubber) merupakan limbah yang dihasilkan dari
proses pengolahan karet. Limbah padat pada industri crumb rubber masih mengandung bahan karet.
Limbah karet ini cukup banyak, di Sumatera Selatan terdapat lebih kurang 29 pabrik crumb rubber.
Limbah padat dari industri crumb rubber di Indonesia cukup banyak (Direktorat Jenderal
Perkebunan, 2010), limbah crumb rubber belum banyak dimanfaatkan. Penelitian yang telah
dilakukan tentang limbah crumb rubber diantaranya adalah untuk pembuatan kompos
(Supraptiningsih & Sarengat, 2014) dan pembuatan suku cadang sepeda motor (Daud & Suharman,
2016), dimana hasil penelitian dengan menggunakan limbah padat tersebut dapat menghasilkan
nilai tambah.
Dalam pembuatan barang jadi karet, bahan pengisi yang umum digunakan adalah karbon
hitam (carbon black). Karbon hitam diperoleh dari turunan minyak bumi yang persediaannya
semakin berkurang karena sifatnya yang tidak terbarukan. Untuk mengatasi masalah tersebut,
dilakukan penelitian yang menggunakan bahan pengisi bersumber dari non minyak bumi yaitu abu
sekam padi. Sekam padi merupakan residu kulit padi yang jumlahnya sekitar 20-25% dari berat
kotor padi (Mor, Chhoden, & Ravindra, 2016). Abu sekam padi mengandung silika yang tinggi,
dihasilkan dari proses pembakaran sekam padi. Penelitian tentang kandungan abu sekam
menunjukkan bahwa abu sekam padi mengandung persen berat SiO2 94 %, Al2O3 0,19%, CaO
0,32% dan K2O 1,64% (Mohamed, Mkhalid, & Barakat, 2015). Jika dilakukan pembakaran
terhadap sekam padi pada suhu 400C-500C, maka sekam padi akan menjadi silika amorphous,
dan jika dibakar pada suhu >1000C akan menjadi silika kristalin (Bakri, 2008). Silika kristalin dari
sekam padi ini diduga dapat mensubstitusi karbon hitam meskipun belum dapat menyamai fungsi
karbon hitam sebagai bahan pengisi penguat. Penggunaan karbon hitam lebih efektif dalam
mewujudkan kekerasan vulkanisat karet jika dibandingkan dengan penggunaan silika, dimana silika
memerlukan jumlah yang relatif dua kali lipat dari jumlah karbon hitam untuk menghasilkan nilai
kekerasan yang sama (Rattanasom, N., Prasertsri, S., & Ruangritnumchai, 2009). Selain
mengandung silika, abu sekam padi juga memiliki aktivitas pozzolanic yang sangat tinggi, lebih
unggul jika dibandingkan dengan SCM lainnya misalnya slag, silica fume, dan fly ash (Bakri,
2008).
Penelitian tentang pemanfaatan sekam padi maupun abu sekam padi pernah dilakukan, seperti
pemanfaatannya sebagai sumber terbarukan dalam produksi zeolit NaY (Mohamed et al., 2015),
sebagai bahan Supplementary Cementitius Material (SCM) dalam penelitian yang dilakukan oleh
2012), sebagai bahan pemisah phosphate dari air limbah (Mor et al., 2016), dan sebagai filler dalam
pembuatan asphalt concrete mixture (Al-Hdabi, 2016). Penelitian abu sekam padi sebagai bahan
pembuatan barang karet antara lain dilakukan oleh Marlina & Prasetya (2017) serta Nuyah &
Susilawati (2015). Sedangkan penelitian yang menggunakan bahan yang berasal dari non minyak
bumi sebagai bahan pengisi pembuatan karet bantalan dermaga pernah dilakukan oleh Rahmaniar et
al. (2015), yaitu menggunakan bahan pasir kuarsa dan kulit kerang. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa sifat fisik kompon karet memenuhi SNI bantalan dermaga. Sehubungan dengan hal tersebut
di atas maka dilakukan penelitian memanfaatkan limbah karet padat sebagai bahan baku pembuatan
kompon karet bantalan dermaga dengan menggunakan bahan pengisi dari abu sekam padi sebagai
bahan pengisi alternatif pengganti karbon hitam.
BAHAN DAN METODE
Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah karet remah, abu sekam
padi, zinc oxyde (ZnO), 6 PPD, asam stearat, CBS, TMTD dan sulfur. Limbah karet remah yang
dimaksud adalah karet mentah berbentuk gumpalan-gumpalan kecil yang diperoleh dari hasil
buangan (reject) saat proses pencucian karet mentah sebelum karet memasuki proses penggilingan,
yang selanjutnya akan dijadikan lembaran karet (slab) di pabrik karet remah (crumb rubber).
Peralatan Penelitian
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah open mill dengan L=140 cm D=18 cm
kapasitas 1 kg, neraca analitis, timbangan metler p120 kapasitas 1200 g, glassware, timbangan
duduk merek Berkel kapasitas 15 kg, cutting scraf besar, alat press, cetakan sheet, gunting dan alat
uji laboratorium uji.
Metode Penelitian
Rancangan Percobaan :
Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium dengan menggunakan Rancangan Acak
Lengkap (RAL), yaitu variasi abu sekam padi berturut-turut 20 phr, 30 phr, 40 phr dan 50 phr
dengan bahan baku yaitu limbah karet remah 100 phr. Formula pembuatan karet bantalan dermaga
Tabel 1. Formula kompon karet bantalan dermaga
Limbah karet remah disortasi dengan cara memisahkan padatan yang menempel pada karet
remah melalui proses pencucian. Karet remah yang telah dicuci kemudian digiling, selanjutnya
dijemur dalam bentuk lembaran karet. Setelah kering, lembaran karet siap untuk digunakan dalam
pembuatan kompon karet.
Pembuatan bahan pengisi abu sekam padi
Contoh sekam padi sebanyak 10 gram ditimbang, dimasukkan ke dalam cawan porselen untuk
kemudian dibakar. Setelah terbakar rata menjadi arang, contoh dimasukkan ke dalam tanur/furnace
yang diatur temperaturnya pada 550oC untuk dijadikan abu sekam padi.
Prosedur Pembuatan Kompon Karet
Bahan yang diperlukan untuk masing-masing formula kompon ditimbang sesuai perlakuan
yang terdapat pada Tabel 1. Jumlah dari setiap bahan di dalam formula kompon dinyatakan dalam
phr (berat per seratus karet).
Proses pencampuran dilakukan dalam gilingan terbuka (open mill) yang bersih. Selanjutnya
dilakukan proses mastikasi terhadap limbah karet remah selama 1 hingga 10 menit, dilanjutkan
penambahan bahan penggiat/activator yaitu ZnO, asam stearat serta 6 PPD dan proses penggilingan
ini dilakukan selama 5 menit. Bahan pengisi abu sekam padi dengan komposisi sesuai rancangan
percobaan ditambahkan secara berangsur dan tetap digiling selama 8 menit sampai homogen. Setelah
itu ditambahkan TMTD, CBS dan sulfur sambil terus digiling sampai homogen 2-3 menit, sementara
itu dilakukan penyetelan jarak roll pada cetakan sheet untuk menghasilkan ketebalan lembaran
kompon 5 cm. Kompon karet yang telah homogen dikeluarkan dari open mill dan diletakkan di atas
Pengujian
Pengujian terhadap produk karet bantalan dermaga dilakukan untuk parameter kekerasan
dengan metode ASTM D 2240, tegangan putus menggunakan metode ASTM D 412, perpanjangan
putus dengan metode ASTM D 412 dan pampatan tetap dengan metode ASTM D395.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kekerasan
Hasil pengujian kekerasan tertinggi yaitu 57 shore A dan hasil pengujian kekerasan terendah
50 shore A. Hasil pengujian kekerasan dapat dilihat pada Gambar 1. Hasil uji untuk perlakuan I
sampai dengan perlakuan IV memenuhi SNI 06-3568-2006 untuk vulkanisat karet kompon bantalan
dermaga, dimana syarat mutu untuk parameter kekerasan berkisar pada 50-80 Shore A. Titik balik
nilai kekerasan terdapat pada karet perlakuan II, dimana ASP yang digunakan sebagai bahan pengisi
sebanyak 30 phr. Kekerasan vulkanisat meningkat pada penambahan pengisi ASP sebanyak 40 phr
dan 50 phr.
ASP mengandung silika yang memiliki kecenderungan dalam peningkatan kekerasan
vulkanisat bantalan dermaga (Marlina & Prasetya, 2017), dimana silika yang terdapat pada ASP
lebih dari 90% (Mohamed et al., 2015).
Gambar 1. Hasil uji kekerasan vulkanisat karet bantalan dermaga
Fenomena titik balik pada grafik hasil uji kekerasan untuk perlakuan II, dapat terjadi sebagai
akibat interaksi yang kurang antara silika dari abu sekam padi sebanyak 30 phr dengan karet, dan
dispersi silika yang belum optimal. Fenomena serupa terdapat pada penelitian yang dilakukan oleh
Rattanasom, Saowapark, dan Deeprasertkul (2007), dimana pada penambahan silika dalam jumlah
lebih dari 20 phr, densitas ikatan silang dari vulkanisat karet alam (NR) menurun secara gradual, hal
ini dikatakan karena silika memiliki interaksi antar bahan pengisi yang tinggi sehingga peningkatan
penambahan silika juga meningkatkan interaksi antar silika, dan sebaliknya menurunkan interaksi
antara bahan pengisi dengan karet. Penurunan ikatan silang vulkanisat karet alam dikarenakan
adsorpsi terhadap seng (zinc complex) pada permukaan silika, sehingga terjadi penurunan efisiensi
vulkanisasi belerang (Rattanasom, N., Prasertsri, S., & Ruangritnumchai, 2009).
Tegangan Putus
Hasil pengujian tegangan putus karet bantalan dermaga dari limbah padat karet remah dan
bahan pengisi ASP menunjukkan bahwa nilai tertinggi sebesar 23,8 Mpa dan hasil pengujian
tegangan putus terendah 17,6 Mpa, seperti terlihat pada Gambar 2. Hasil uji untuk perlakuan I
sampai dengan perlakuan IV memenuhi SNI 06-3568-2006 untuk vulkanisat karet kompon bantalan
dermaga, dimana syarat mutu untuk parameter tegangan putus adalah min 15 N/mm2. Nilai
tegangan putus mengalami penurunan dari 23,8 MPa pada saat penggunaan ASP 20 phr, menjadi
7,6 MPa saat penggunaan ASP 30 phr, lalu mengalami peningkatan yang kurang signifikan saat
penambahan 40 phr dan 50 phr.
Silika yang dimiliki oleh ASP bersifat polar, yang cenderung untuk membentuk
penggumpalan atau aglomerasi (Wang, 2001). Penurunan tegangan putus yang terjadi pada
perlakuan II kemungkinan disebabkan oleh aglomerasi akibat reaksi dari gugus hidroksil silika ASP
yang polar dengan gugus hidrogen maupun material polar lainnya. Silika kurang sesuai dengan
hidrokarbon yang terdapat pada karet, hal ini terlihat dari aglomerasi keseluruhan yang terjadi
akibat kontak langsung melalui ikatan hidrogen, dan hal ini berbeda dengan karbon hitam yang
penambahannya pada karet mentah mengakibatkan peningkatan viskositas akibat efek hidrodinamik
yang muncul, stuktur karbon hitam, dan adsorpsi molekul karet pada permukaan bahan pengisi yang
membatasi pergerakan seluruh molekul yang terikat (Hassan, Ateia, Darwish, Halim, & Abd
El-Aziz, 2012).
Gambar 2. Hasil uji tegangan putus vulkanisat karet bantalan dermaga
Perpanjangan Putus
Hasil pengujian perpanjangan putus tertinggi 630% dan hasil pengujian perpanjangan putus
terendah 540%. Hasil pengujian perpanjangan putus dapat dilihat pada Gambar 3. Hasil uji untuk
perlakuan I sampai dengan perlakuan IV memenuhi SNI 06-3568-2006 vulkanisat karet kompon
bantalan dermaga, dimana syarat mutu untuk parameter perpanjangan putus minimal 300%.
Gambar 3. Hasil uji perpanjangan putus vulkanisat karet bantalan dermaga
Kekerasan vulkanisat karet meningkat dengan adanya penambahan bahan pengisi seperti
silika dari ASP, dan terlihat pada Gambar 1 dan Gambar 3 hubungan antara kekerasan dan
perpanjangan putus berbanding terbalik. Perpanjangan putus berhubungan erat dengan elastisitas
karet yang akan mengalami penurunan seiring dengan peningkatan kekerasan.
Pampatan Tetap
Hasil pengujian pampatan tetap tertinggi sebesar 6,41% dan hasil pengujian pampatan tetap
terendah 4,45%. Hasil pengujian pampatan tetap dapat dilihat pada Gambar 4. Berdasarkan hasil uji
untuk perlakuan I sampai dengan perlakuan IV, semua karet bantalan dermaga dalam penelitian ini
memenuhi SNI 06-3568-2006 untuk vulkanisat karet kompon bantalan dermaga (syarat mutu untuk
parameter pampatan tetap maksimum 30).
Gambar 4. Hasil uji pampatan tetap vulkanisat karet bantalan dermaga
Penggunaan ASK sebagai pengisi dalam pembuatan karet bantalan dermaga meningkatkan
pampatan tetap karet bantalan dermaga. Nilai pampatan tetap pada vulkanisat karet mengalami
penurunan pada penambahan abu sekam padi dari 20 phr sebesar 4,57% menjadi 4,45% pada
penambahan 30 phr, dan selanjutnya meningkat kembali. Dinamika pampatan tetap cenderung
meningkat ketika penambahan silika lebih dari 30 phr, hal ini dapat dikarenakan karena kurangnya
interaksi antara bahan pengisi dengan karet, kurangnya dispersi bahan pengisi pada saat jumlah
silika yang ditambahkan lebih banyak, dan terjadi penurunan densitas ikatan silangnya seiring
dengan banyaknya silika yang ditambahkan (Rattanasom, N., Prasertsri, S., & Ruangritnumchai,
2009).
KESIMPULAN
Penggunaan abu sekam padi sebagai bahan pengisi dalam pembuatan karet bantalan dermaga
dapat menjadi alternatif dalam menggantikan karbon hitam dalam pembuatan karet bantalan
dermaga yanag berbasis limbah karet remah sebagai pengganti NR/SIR/RSS, dimana hasil uji nilai
kekerasan berkisar antara 53-57 Shore A, kuat tarik 17,6-23,8 MPa, perpanjangan putus 540-630%
dan pampatan tetap 4,45-6,85% yang sesuai dengan SNI 06-3568-2006.
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak/Ibu yang telah berpartisipasi dalam kegiatan
riset ini, sehingga selesainya penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Al-Hdabi, A. (2016). Laboratory investigation on the properties of asphalt concrete mixture with
Rice Husk Ash as filler. Construction and Building Materials, 126, 544–551.
http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.09.070
Bakri. (2008). Komponen kimia dan fisik abu sekam padi sebagai scm untuk pembuatan komposit
semen. Perennial, 5(1), 9–14. http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.06.011
Bakri. (2012). Sifat Kimia dan Fisik Bahan Utama Conblock Ringan yang Menggunakan Agregat
Sekam Padi. Perennial, 8(2), 62–68. Retrieved from
http://journal.unhas.ac.id/index.php/perennial
Daud, D., & Suharman. (2016). Pemanfaatan Karet Limbah Industri Crumb Rubber Sebagai
subtitusi Karet SIR Pada Pembuatan Suku Cadang Sepeda Motor. In Paper on Seminar
Nasional Kulit, Karet dan Plsatik ke-5 (Vol. 5, pp. 163–172). Yogyakarta: Balai Besar Kulit,
Karet, dan Plastik. Retrieved from
Hassan, H. H., Ateia, E., Darwish, N. a., Halim, S. F., & Abd El-Aziz, a. K. (2012). Effect of filler concentration on the physico-mechanical properties of super abrasion furnace black and silica
loaded styrene butadiene rubber. Materials and Design, 34, 533–540.
http://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.05.005
Marlina, P., & Prasetya, H. A. (2017). Pengaruh Abu Sekam Padi dan Coupling Agent terhadap
Ketahanan Usang Vulkanisat Bantalan Dermaga. Dinamika Penelitian Industri, 28(1), 67–74.
Mohamed, R. M., Mkhalid, I. A., & Barakat, M. A. (2015). Rice husk ash as a renewable source for
the production of zeolite NaY and its characterization. Arabian Journal of Chemistry, 8(1),
48–53. http://doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.12.013
Mor, S., Chhoden, K., & Ravindra, K. (2016). Application of agro-waste rice husk ash for the
removal of phosphate from the wastewater. Journal of Cleaner Production, 129, 673–680.
http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.03.088
Nuyah, & Susilawati, N. (2015). Pemanfaatan Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pengisi Pada
Pembuatan Tegel Karet. Jurnal Dinamika Penelitian Industri, 26(2),
125–130.
Rattanasom, N., Saowapark, T., & Deeprasertkul, C. (2007). Reinforcement of natural rubber with
silica/carbon black hybrid filler. Polymer Testing, 26(3), 369–377.
http://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2006.12.003
Rattanasom, N., Prasertsri, S., Ruangritnumchai, T. (2009). Comparison of the mechanical properties at similar hardness level of natural rubber filled with various reinforcing-fillers.
Journal of Polymer Testing, 28(1), 8–12. http://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2008.08.004
Supraptiningsih, & Sarengat, N. (2014). Pemanfaatan Limbah Padat Industri Karet Remah (Crumb
Rubber) untuk Pembuatan Kompos. Majalah Kulit, Karet, Dan Plastik, 30(1), 35–42.
Wang, M. J., P. Zhang., dan K. Mahmud., 2001. Carbon-Silica Dual Phase Filler, A New
Generation Reinforcing Agent For Rubber. Rubber Chemistry and Technology, 74 (1),