PEMPROSESAN POLIMER

BAHAN AJAR

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

2013

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Definisi Pemprosesan

Istilah pemprosesan digunakan untuk mendeskripsikan suatu teknologi dalam mengubah

bahan mentah misalnya polimer, atau campuran-campuran yang mengandung bahan mentah

menjadi sebuah benda dengan bentuk yang diinginkan. Ada beberapa referensi yang patut

dipertimbangkan untuk mengetahui secara detail gambaran mengenai operasi pengolahan

polimer. Pada bab ini kita akan membahas teknik pengolahan polimer secara umum, dan

bagaimana cara memilih teknik pengolahan polimer.

Materi ini memiliki pengetahuan menarik tentang pembuatan polimer secara fisik dalam

kehidupan modern, tetapi ini hanya dapat dibuat di pabrik polimer. Metode yang digunakan di

industri akan dijelaskan dalam bab ini.

Metode di industri besar menggunakan sifat polimer. Bahan asli yang digunakan adalah

thermoplastik kemudian dialirkan temperatur dalam waktu yang lama atau pengaturan panas

yang kemudian reaksinya dikontrol, ada beberapa cara yang menggunakan temperatur yang

harus disesuaikan dengan produk yang akan dihasilkan.

Tadmor (1979) mengemukakan cara pemrosesan polimer, memasukkan plastik, serat dan

elastomer. Memiliki beberapa tahap yaitu, menjaga partikel padatan, larutan, pemompaan dan

penekanan, pencampuran dan diakhiri dengan stripping dan proses pembentukan.

BAB II URAIAN

2.1. TEKNOLOGI PLASTIK

Pada bab ini hanya dibahas metode pembuatan plastik meliputi cara pembentukannya. Pada

bagian D dibahas tentang komposisi yang meliputi struktur atau komposisi bahan polimer. Pada

bagian E ada beberapa tambahan yang dimasukkan dalam pengisian dan beberapa langkah dari

Tadmor. Terakhir pada bagian F menjelaskan pendekatan bahan polimer

A. MOLDING

Proses molding ini sangat berguna untuk membuat plastik, cara ini di aplikasikan dengan

menggunakan panas dan tekanan yang dialirkan kedalam, diisi dan disesuai dengan bentuk

lubang (cetakan). Salah satu metode yang paling lama dalam pemrosesan polimer, molding dapat

dibawa keluar dan memiliki banyak perbedaan, cara paling lama dan termudah dapat dimulai

dengan penekanan molding ( compression molding).

Compression Molding

Didalam compression molding polimer dimasukkan diantara cetakan yang tidak mudah bergerak

dan dapat dipindahkan (Gambar 1), cetakan ditutup dan kemudian digunakan panas dan tekanan

pada bahan sebelum menjadi plastik, kemudian dialirkan hingga cetakan terisi dan masanya

menjadi homogen. Diperlukan tekanan dan temperatur yang sangat dipertimbangkan

bergantung dari panas dan sifat-sifat reologi yang dimiliki polimer, untuk tipe compression

molding mungkin mendekati 150 0C dan 1000 3000 psi, kelebihan bahan sedikit ditempatkan

didalam cetakan sehingga menjamin pengisian sampai selesai. Polimer diistirahatkan dengan

memasukkan diantara alas permukaan cetakan dengan tipis dan cepat dan dapat dengan mudah

dilakukan .

Injection Molding

Banyak bahan thermoplastik dicetak dari proses injection molding. Polimer dipanaskan didalam

cetakan silinder dengan temperatur yang dibiarkan mengalir dan cara ini relatif menggunakan

temperatur dingin, lubang cetakan ditutup dan menggunakan tekanan yang tunggi, tetapi

sampai sekarang cara ini tak berubah, dinggunakan dua buah mur yang berfungsi untuk

memberikan cairan. Bagian B di angkat kedalam cetakan dengan melihat Gambar 2, mur diputar

hingga menusuk polimer, padatan dan larutan ini dicampurkan dan dikirim ke cetakan

kemudian mur digerakkan ke depan. Angkat isi larutan polimer kedalam cetakan dan tutup,

temperature larutan yang tinggi sangat dipertimbangkan dalam compression molding dan 100

sampai 100 ton tekanan yang bisa digunakan, setelah larutan polimer padat dan dingin

didalam cetakan mur diputar dan dikembalikan ke depan sehingga pengisian polimer telah

selesai untuk saat itu, setelahnya cetakan dibuka dan dipindahkan.

Ciri-ciri dari injection molding sangatlah cepat berakhirnya dimana untuk produk yang

dihasilkan membutuhkan waktu 10-30 menit

Gambar 2. Injection molding Machine (Modern Plastics Encyclopedia, McGraw-Hill, 1969

1970

TEKNIK MOLDING LAINNYA

Blow molding. Operasi ini adalah salah satu dari bagian B yaitu baut mesin penyuntik, bagian

larutan polimer dialirkan kedalam cetakan yang dibuka (Gambar 3) dan udara ditekan dan

steam plastik ditiup kedalam cetakan, teknik ini digunakan untuk pembuatan botol, ini khusus

pembuatan bolol yang besar, botol minum 2 liter. Sebelum disuntuk kedalam cetakan

Gambar 3. sketsa dari proses blow-molding

Reaksi Molding Suntik ( Reaction-Injection Molding (RIM) ).

Merupakan proses baru (Gambar 4) mulai dari komponen-komponen yang tidak bereaksi

menjadi suatu produk polimer. Komponen-komponen ini dipompa masuk kedalam mixing,

dimana komponen-komponen ini secara menyeluruh dicampur dan disuntik kedalam sebuah

cetakan hangat (~ 65oC) dibawah tekanan rendah (50-100 psi). Polimerisasi berlangsung di

dalam cetakan. Sementara itu, mixing dibersihkan, dengan monomer yang tidak terpakai yang

sedang direcycle. Sampai saat ini, RIM telah digunakan hampir seluruhnya untuk molding

poliurethan (bab 16C), tetapi secara komersial RIM nylon dan epoxy lebih diantisipasi.

Pemutaran Molding ( Rotational Molding).

Pada teknik ini, polimer bubuk terisi kedalam suatu cetakan tertutup, yang dipanaskan secara

intensif dan diputar secara biaxial. Polimer melapisi dinding cetakan bagian dalam dengan

ketebalan yang seragam dan dipadukan disana. Metode ini memiliki keuntungan untuk produksi

bagian-bagian cekungan yang besar dan dapat digunakan untuk produksi konstruksi-konstruksi

yang beraneka dengan langkah-langkah yang berurutan.

Gambar 4 Komponen-komponen dasar dari proses sistem RIM.

Thermoset Molding.

Molding suntik dari resin thermoset hanya berbeda sedikit dari proses molding suntik yang

diuraikan diatas untuk termo-plastik. Pertama, bahan-bahan (B-tingkat resin) dipanaskan

secukupnya untuk membuatnya mengalir tetapi tidak untuk pengasapan awal (initiate cure). Pada

langkah ini viscositas bahan sangat rendah dari kualitas molding thermoplastik. Cetakan pada

umumnya dipanaskan dan kelebihannya dihasilkannya panas gesekan seperti resin yang

disuntikan kedalam cetakan yang cukup meningkatkan temperatur untuk pengasapan awal

(initiate cure). Sebagian mungkin pindah dari cetakan ketika bentuknya stabil tetapi sebelum

pengasapan diselesaikan. Simpanan panas di bagian memberikan pengasapan (cure) untuk

diselesaikan sebentar sebelum sebagian dapat dingin.

Perpindahan Molding (Transfer Molding).

Pada variasi tekanan molding, yang ditingkatkan kedalam pertanda molding suntik dan resin

termoset baru saja diuraikan, resin ditempatkan dalam kamar yang terpisah yang disebut dengan

pot, pemanasan dibawah temperatur pengasapan (cure). Ini kemudian disuntikkan dan ditransfer

kedalam cetakan dimana pengasapan (cure) berlangsung.

B. Extrusi (Extrusion)

Pada proses extrusi, polimer didorong secara terus menerus disepanjang baling-baling melalui

daerah bertemperatur dan

bertekanan tinggi kemudian dilelehkan dan dipadatkan dan akhirnya dipaksa melalui suatu

bentuk die untuk mendapatkan obyek akhir (Gambar 5). Suatu bentuk yang luas dapat dibuat

oleh ektrusi, mencakup balok, saluran dan bentuk struktural lainnya, tabung dan pipa karet,

lembaran atas pada beberapa macam umpan dan inch one-quarter atau yang lebih tebal dan film

dari lebar yang serupa hingga menuju ke beberapa perseribu dar suatu inchi didalam ketebalan.

Gambar 5. Diagram plastik extruder

Baling-baling dari suatu extruder dapat dibagi menjadi beberapa bagian, masing-masing dengan

suatu tujuan spesifik (chung 1977). Bagian umpan disusun oleh polimer bercabang dari suatu

hopper dan menggerakkannya kedalam bagian yang utama dari extruder. Dalam daerah yang

bertekanan, umpan yang disusun dengan longgar dipadatkan, dilelehkan dan dibentuk kedalam

suatu arus kontinyu dari plastik yang dicairkan. Beberapa panas eksternal harus diterapkan tetapi

banyak dihasilkan oleh friksi. Bagian meter berperan untuk laju alir yang seragam, diperlukan

untuk menghasilkan dimensi-dimensi yang seragam dalam produk akhir dan membangun

tekanan yang cukup didalam lelehan polimer untuk mendorong plastik itu melalui sisa dari

extruder dan keluar dari die. Sejak viscositas lelehan polimer dapat dicampur hanya oleh aplikasi

gaya lintang (viscositasnya terlalu tinggi untuk memberikan turbulensi atau difusi untuk

memperbesar campuran). Bagian tambahan mungkin diperlukan sebelum die.

Kecenderungan modern didalam pemakaian extruder meliputi extruder baling-baling ganda

(twin-screw extruder) atau extruder baling-baling multiple (multiple-screw extruder) dimana

kedua baling-baling turun berdampingan di arah yang berlawanan, menyediakan lelehan yang

lebih aktif dan lubang extruder memiliki bukaan atau lubang di beberapa titik di sepanjang

baling-baling yang dapat dibuka atau di tempuh menuju vaccum untuk ekstrak volatile dari

lelehan polimer.

Coextrusion

Film atau lembaran-lembaran yang terdiri dari dua atau lebih lapisan-lapisan polimer yang

berbeda dapat dihasilkan oleh pencampuran arus lelehan dari sesuatu seperti jumlah axtruder

didalam jenis-jenis die. Proses ini dapat digunakan untuk bahan-bahan kombinasi untuk

menghasilkan kombinasi-kombinasi dari sifat-sifat yang tidak diperoleh dari polimer tunggal.

Contohnya, suatu film untuk membungkus makanan boleh terdiri dari tiga lapisan yang

imparting, respectively, berkekuatan tinggi, sukar menyerap oksigen, dan heat scalability.

Lapisan Ektrusi (Film Extrusion)

Lapisan ekstrusi dapat dilaksanakan dengan cetakan seperti pada lembaran ekstrusi atau oleh

proses lelehan film (blown-film). Kemudian suatu turbular die digunakan, dari suatu produk

tabung cekung yang ditekan secara tegak lurus naik ke arah menara film seperti ditunjukkan pada

Gambar 6. Tabung dipukul kedalam suatu lapisan silinder yang tipis dengan menggunakan udara

melalui die dan terjerat didalam gelembung film. Pada puncak menara, gelembung dipecahkan

dan setelah itu membelah kedalam flat film.

Gambar 6. Skema dari film blowing : (A) film die, (B) die inlet dari extruder, (C) udara inlet dan valve,

(D) plastik tube (bubble), (E) udara ring untik pendinginan, (F) guide rolls, (G)

collapsing frame, (H) pull rolls, (I) windup roll

Pultrusi (Pultrusion)

Pada variasi ekstrusi ini, bahan lebih ditarik dari pada didorong melalui die atau pembentukan.

Proses ini digunakan untuk menghasilkan perpanjangan yang terus menerus dari fiber-penguatan

resin termoset (gambar17-7). Penguatan bahan secara kontinyu ditarik melalui suatu tampungan

resin cair yang memenuhi masing-masing fiber. Kelebihan (excess) resin dipindahkan dengan

konstruksi pembentukan dan campuran ditekan ke cetakan panas yang membentuk dan

memulihkan.

Gambar 7. Diagram skema proses pultrusi

Proses Ekstrusi Lainnya

Dalam lembaran extruksi, produk dan lembaran yang mati di lalui diantara roll yang mengontrol

ketebalan dan menerapkan permukaan yang diinginkan dengan pelumuran dan penyimpulan.

Extruksi wire dan kabel mengerjakan pematian melalui bare copper atau wire aluminium yang

dilalui dan didalamnya diselimuti dengan insulasi plastik. Laju extruksi bisa lebih tinggi dari

8000 ft/min.

C. Metode Proses Lainnya

Calendering (Proses dengan mempergunakan kalender sebagai pedoman)

Calendering adalah proses yang digunakan untuk perusahaan berkelanjutan dari lembaran atau

film, Granular resin (damar berisi butiran-butiran kecil), atau lembaran-lembaran tebal, yang

dilewatkan diantara rollan panas tinggi dibawah tekanan tinggi (Fig. 17-8). Untuk produksi film

tipis seri dari pasangan-pasangan ini digunakan, dengan reduksi granular dalam pemisah roll

sebagai stok persiapan ke unit ini. Sistem kalender yang tepat mengisyaratkan kontrol yang tepat

untuk temperatur roll, tekanan, dan kecepatan rotasi. Dengan mempertahankan diferensial

kecepatan kilatv antara pasangan roll. Hal memungkinkan memberi permukaan kehalusan tinggi

ke sumber film atau lembaran. Design timbul bisa diproduksi diatas permukaan dengan bantuan

roll kalender, kira-kira seperti diukir. Dengan sistem kalender campuran chip granular resin

dengan variasi warna, hal ini memungkinkan memproduksi efek dekorasi yang tidak biasa

(contohnya gundukan)pada produk; teknik ini secara luas telah dikerjakan pada perusahaan

komposisi lantai.

Fraksi tinggi resin digunakan pada penghitungan kalender untuk poly(vinyl chloride) (Chapter

14 D). Range produk dari film tipis sampai yang tebal, lembaran semi keras. Harus diingat

bahwa, dengan teknik proses sebenarnya, lebih dari kalender sendiri disyratkan untuk mengubah

bentuk polimer dari bahan mentah ke resin akhir (Gambar 9).

Gambar 8. Diagram skema dari empat roll inverted-L calender

Casting (Pencetakan)

Pada proses pencetakan, materi cair dituangkan ke cetakan dan menjadi padat dengan cara fisika

(contoh pendinginan) atau cara kimia (contohnya polimerisasi) yang berarti, dan benda padat

dipindahkan dari cetakan. Proses pencetakan ini memerlukan peralatan dengan biaya rendah

(cetakan bisa dibuat dari bahan lunak). Materi yang murah tersebut seperti karet dan plaster)

tetapi ini merupakan proses yang relatif lambat.

Casting of thermosetting Resins (pencetakan resin thermoset)

Resin thermoset dituang dengan menghentikan polimerisasi pada tahap A., dimana resin masih

melebur dan masih fluida. Setelah cetakan diisi, taruh resin dalam oven.

Casting of Vinyl Polymers (pencetakan polimer vinil)

Polimer vinil, pada dasarnya adalah resin akrilic, dicetak dengan menyiapkan monomer dan

polimer, dan polimerisasekan monomer tersebut ke dalam cetakan. Lembaran-lembaran, balok

dan pipadisiapkan penggambarannya pada bagian 14B.

Film Casting (pencetakan Film)

Film, termasuk film foto dan kertas kaca, dibuat dengan mengalirkan larutan polimer ke

permuakaan yang sangat lembut dalam bentuk setir penggosok atau jika diperlukan tali logam

atau band. Setelah solvent menguap (atau pada kasus kertas kaca, polimer telah terkoagulasi)

film diangkat dari permukaan cetakan.

Gambar 9. Diagram skema tipe poli (vinil khlorida) sistem calendering ynang menunjukkan

elemen-elemen yang dibutuhkan untuk convert bubuk resin kedalam sheet akhir.

Epoxy Resin (Resin Epoxy)

Pencetakan Epoxy secara luas digunakan penghilangan karena stabilitas dimensinya yang bagus

dan efek kekuatan tingginya.

Polyesters (poliester)

Jelas (tidak ada gaya) resin poliester(bab 16B) dicetak dalam cetakan terbuka dari keramik,

plastik, atau logam untuk keperluan industri dan hobby kerajinan.

Nylon

Dicetak dari monomer yang digunakan untuk polimerisasi anionik Kaprolaktam ke dinding-tebal

bagian nylon-6.

Coating (pelapisan)

Teknologi pelapisan pabrik dan kertas, keluaran utama untuk beberapa plastik, adalah subjek

yang dikendalikan dan penempatan kompleks diluar dari batas buku ini. Plastik bisa

diutilisasikan sebagai lelehan, larutan, lateks, pasta, glasir atau pernis. Plastik bisa diaplikasikan

ke substrat dengan penyebaran dengan pisau, sikat, menggunakan roller, sistem kalender,

pencetakan dan ekstrusi. Proses pelapisan meliputi dipping (pencelupan), dimana bentuk (seperti

untuk sarung tangan karet) dicelupkan ke suspensi atau lateks dari polimer dan ke pemandian

bahan penggumpal.Setelah banyak dicelupuntuk mendapatkan ketebalan yang diinginkan, film

digulung dari bentuknyadan disubjek untuk proses pemanasan untuk pemulihan atau crosslink

resin. Dalam pencetakan slush (lumpur salju), semua cetakan diisi dengan lateks viscous lebih

atau slush dari bagian mbahan praktis seperti vinyl plastisol Bab 14D). Kelebihannya

dicurahkan, meninggalkan film dengan diperlakuan pemanasan dan dipindahkan. Proses ini

sangat fleksibel dan memerlukan peralatan yang tidak mahal.

Foaming (pembuihan)

Produksi dari buih plastik dikerjakan dengan membangkitkan gas ke fluida polimer, biasanya

pada temperatur elevasi. Produksi kimia dari gas tersebut selama polimerisasi untuk membentuk

buih uretan dijelaskan pada bab 16C. Thermoplastik dibuihkan dengan kerja sama bahan

gelembung berbeda, dimana terdekomposisi menjadi gas p[ada terperatur tertentu, atau gas inert.

Situs referensi ada pada akhir sesi ini .

Gambar 10. sheet-molding compound line.

Forming (pembentukan)

PostForming Thermosetting resins.

Lembaran laminating dari resing thermoset dibentuk menjadi berbagai macam bentuk dengan

proses menyerupai yang digunakan untuk lembaran logam. Lembaran dipanaskan sebelum reaksi

akhir thermosetting., bentuk secepatnya dalam cetakan atau disekeliling bentuk. Dan diamkan

pada tempat yang tekanan light sampai terbentuk. Tipe proses ini telah digunakan dengan

sheet-molding compound (SMC) (senyawa cetak-lembaran), campuran yang murah dari

sepertiga unsaturated resin poliester (Bab 16B), sepertiga isi (biasanya CaCO3), dan sepertiga

potongan gelas fiber. Resin cair dan isi , dengan pemekat (MgO dan CaO, yang berbentuk ion

lemah crosslink dengan kelompok asam pada poliester), dan sedikit bahan pemulihan (biasanya

organik peroksida), dicampur dan disemprotkan ke layer dari film polietilen yang ditunjukkan

gambar 17-10. Potongan gelas fiber, sekitar 1 in panjangnya, ditambahkan dan dipadatkan untuk

membasahi gelas. Polietilen kemudian dikeluarkan dari lembaran keras, yang dibentuk dan

dipanaskan untuk diawetkan. SMC digunakan secara luas untuk bodi mobil seperti perpanjangan

roda dan untuk bagian yang struktural.

Forming Thermoplastic Sheets (lembaran termoplastik)

Lembaran vakum banyak digunakan untuk manipulasi selulosa asetat dan lembaran resin akrilik.

Lembaran plastik dipanaskan dan dikeluarkan dengan membentuk cetakan, dan vakum akan

menarik ke cetakan. Setelah lembaran didinginkan vakum dilepaskan lalu objek yang divakum

dikeluarkan.

Banyak modifikasi yang digunakan dalam proses ini. Salah satunya adalah kekuatan lembaran

kantong karet inflatable untuk menyesuaikan dengan bentuk cetakan, dan vakum dikeluarkan

pada saat lembaran masih hangat. Lembaran akan memperoleh bentuk yang cembung dan

menjadi beku saat didinginkan.

Laminating and Low-Pressure Molding

Kedua lapisan, proses tekanan tinggi dan tekanan rendah meliputi :

a) mengisi lembaran (kayu, kertas, kain) dengan cairan atau dengan melarutkan resin

termosetting dengan bahan perekat.

b) Menyusun masing-masing lembaran

c) Menekan dan mengawetkan

Pada pembentukkan tekanan rendah atau pelapisan, lembaran material diisi dengan meletakkan

cetakan dan menahan matras karet atau kantong yang digembungkan dengan uap untuk

memberikan panas dan tekanan untuk menahan lapisan pada tempatnya dan untuk diawetkan.

Banyak variasi lain yang diaplikasikan dengan proses ini.

Perbedaan lapisan dari pembentukkan bertekanan rendah pada bentuk standar di produksi pada

kuantitas yang cukup untuk aplikasi ekonomi pada metode tekanan panas. Untuk mengawetkan

resin dibutuhkan temperatur yang tinggi.

D. Sistem Multipolimer

Pada bab 7, campuran 2 atau lebih polimer adalah bukan bentuk yang umum pada sistem

miscible. Sistem 2 fasa, sifat mekanik sangat sedikit kecuali pada kondisi tertentu. Alfrey (1980)

mengusulkan bahwa kondisi penting akan menjadi baik, tentu saja akan lebih unggul, sifat

sisitem immiscible adalah perkembangan pelekatan permukaan yang kuat antara 2 fasa, jika

tidak terjadi secara alami, mungkin untuk membawa dengantambahan polimer ketiga yang

melekat dengan baik untuk kedua fasa, atau dengan penggunaan balok yang cocok atau graft

kopolimer. Beberapa contoh menggunakan sistem multipolimer, beberapa contoh telah di

diskusikan pada bab lain.

Multilayer Films

Produksi lapisan multilayer denga coextrusion dijelaskan singkat pada bagian B. Jika ada

perekatan yang baik antara 2 lapisan, sifat mekanis pada lapisan ini yaitu bahan tambahan yang

biasa, tapi ada pengecualian. Contohnya, adanya lapisan yang panjang bisa mencegah retaknya

garis potong, lapisan rapuh, tapi kadang-kadang sebaliknya efeknya dapat dilihat.

Polymer Blends

Kedua campuran miscible dan immiscible yang diketahui dan digunakan secara komersil.

Contohnya, campuran miscible polystyrene dan poly (phenylene oxide) (PPO). Yang terakhir

adalah kekerasan, temperatur tahanan teknologi plastik, tapi prosesnya sulit. Campurannya

adalah prosesnya lebih mudah dibandingkan PPO dan daya tahan nya lebih tinggi dan lebih keras

dibandingkan polystyrene.

Contoh yang telah diketahui, cmapuran polimer immiscible (kadang disebut campuran) tapi

artinya tepat dan perbeddan pada bagian ini tidak jelas) yaitu pengaruhnya kuat dan resin ABS.

Pembentukkannya dengan cara melarutkan karet pada monomer styrene kemudian di

polimerisasi. Pemisahan fasa dan struktur di kontrol untuk fasa polystyrene dengan memisahkan

partikel karet yang memiliki pemasukan polystyrene. Pada resin ABS, termasuk butadiene dalam

fasa continous styrene-acrylonitrile copolimer agar menarik permukaan adhesi.

Interpenetrating Polymer Network

Multipolymer system baru saja di sintesis dalam bentuk bebas. Contohnya, polimer A dengan

mudah melewati, bertambah dengan monomer B kedua, dan polimer B atau dapat dipilih sistem

A dan B untuk polimerisasi secara bersamaan dengan mekanisme yang berbeda, contohnya,

campuran styrene-divinyl benzene dengan mekanisme rantai redikal.

Composites

Istilah composites umumnya digunakan untuk teknologi fiber-reinforced struktur material,

dimana fiber yang cukup panjang dapat di orientasikan untuk mempertinggi produksi sifat

kekuatan. Beberapa contoh resin polyester beton dengan fiber glass menggunakan lilitan kawat

pijar dan dengan pultrasi (bagian B pada bab ini). Fiber lain menyediakan kekuatan yang

terkemuka pada aplikasi ini (albeit tetap tinggi biayanya) yaitu grafit dan aramid (aromatic

polyamide)

Fiber grafit digunakan pada composisi dengan performa yang tinggi yaitu di diproduksi dengan

perlakuan lebih lanjut pada jenjang pembuatan polimer dengan pirolyzing poliacrilonitril

meskipun telah digunakan seperti rayon. Jika poliacrilonitril telah selesai dioksidasi pada suhu

250 400 0C kemudian dipirolisis pada suhu 1500 25000C untuk menghilangkan semua atom,

tetapi karbon, fiber dengan struktur grafit menjadi lebih besar atau kadarnyaa kurang dari yang

dihasilkan.pada matrik apoksi komposisi hasil dari fiber grafit yang kontinyu dengan daya

rentang dan kekerasan yang kuat, tetapi tenyataa dengan temperatur yang paling rendah. Berat

komposisi plastik adalah bagian dari struktur besi dengan sifat yang sebanding

Terutama jika produksi yang dihasilkan lebih tinggi pada harga yang lebih murah, aplikasi yang

penting untuk komposisi ini adalah antisipasi pada industri auto mobil, contohnya digunakan

pada produksi mobil dan truk.

E. ADDITIVES AND COMPOUNDING

Fillers

Banyak plastik yang tidak berguna tetapi sebenarnya dapat dirubah menjadi produk yang

bermutu tinggi dengan menggabungkan partikulat atau serat padat. Phenolic dan amino resin

selalu yang diisi dengan substansi seperti tepung kayu, selulosa murni atau bubuk mica.

Material ini mempertinggi stabilitas dimensi, pengaruh yang kuat, daya renggang yang banyak

hal, tahana gesek dan stabilitas thermal. Penggunaan fiber glass untuk memperkuat lembaran

untuk resin polyester adalah ilustrasi penting lainnya. Soft thermoplastik seperti

coumaron-indene dan resin hydrokarbon biasanya dicampur dengan jumlah yang sangat besar (

diatas 80 % berat) dari padatan minral seperti kuarsa yang dihancurkan, batu kapur atau tanah

liat.

2.2. TEKNOLOGI KARET

A. Sejarah Karet Sintetik

Awal usaha dihasilkannya karet sintetik dipusatkan sekitar homopolimerisasi dienes,

terutama isoprena karena diketahui dapat menjadi monomer untuk karet alam. Ini ditemukan

pada abad ke-19 bahwa produk karet tiruan dapat dibuat dari isoprene dengan mengolahnya

dengan hidrogen klorida atau membiarkannya mengalami polimerisasi spontan di atas tangki.

Material ini dapat dipanaskan dengan sulfur, menjadi lebih elastis, kencang, dan lebih tahan

terhadap panas.

Sekitar tahun 1900 ditemukan bahwa dienes lain seperti butadiene dan 2, 3

dimetilbutadiena dapat dipolimerisasi menjadi karet tiruan material spontan dengan logam metal

atau dengan radikal bebas. Contohnya selama perang dunia I di Jerman, dimana 2, 3

dimetilbutadiena dipolimerisasi spontan.

Setelah perang dunia I penelitian terhadap produk karet tiruan dilanjutkan, dengan

mengubah bahannya menjadi butadiena karena lebih siap pakai, pada waktu asetaldehid

melewati sintesis aldol. Logam Alkali digunakan sebagai inisiator, dan produknya disebut karet

Buna diambil dari kata pertama butadiena dan lambang Na untuk Natrium.

Tabel 1. Perkiraan pemakaian karet di Amerika Serikat tahun 1982*

Tipe Pemakaian (juta lb)

Karet Alam

Sintetik

SBR

Polibutadiena

EPDM

Butil

Neoprene

Nitril

Poliisoprena

Lainnya

Total Sintetik

Total

1600

2200

800

300

290

270

170

120

50

4200

5800

* Perkiraan didasarkan dari bab sebelumnya dan Rubber World 187 (6). 8 (1983).

Memperbaiki proses dan sifat-sifat dapat dilakukan dengan dua cara yaitu : mengenalkan

kopolimer butadiena sebagai monomer vinil, stiren berlebih, dan mengadopsi emulsi

polimerisasi. Hal penting dalam menjaga konversi yang rendah atau melakukan perubahan

seperti CCl4 dan rantai panjang merkaptan ditemukan pada awal perang dunia II, polimer

(Buna-S) diproduksi di Jerman dengan kandungan 68 70 % butadiena dan 30 32 % stiren.

Sifat-sifat unik dari karet meliputi kemampuan untuk merenggang dan dapat cepat

kembali ke bentuk semula, mempunyai kekuatan yang besar dan modulus yang tinggi, dan

memperoleh kembali tekanan yang hilang. Untuk mendapatkan sifat-sifat tersebut, tentunya

dibutuhkan tempat di atas struktur molekular campuran-campuran : harus polimer yang tinggi,

berada di atas temperatur transisi gelas dan menjadi amorf dalam keadaan tak terdistorsi.

B. VULKANISASI

Proses dimana jaringan mata rantai menyilang diperkenalkan ke dalam suatu karet disebut

dengan vulkanisasi. Pengaruh dari vulkanisasi adalah terjadinya perubahan bentuk karet dari

massa termoplastik yang lunak tanpa menggunakan sifat-sifat mekanik ke dalam suatu karet

yang kuat, elastis, dan kencang (Tabel 2).

Tabel 2. Sifat-sifat dari tipe Raw, Vulcanized, dan Reinforced karet alam

Sifat Raw

Rubber

Vulcanized

Rubbera

Reinforced

Rubber

Kekuatan Tensile, psi

Panjang Patahan (%)

Modulus (psi)b

Bagian Permanen

Kecepatan Retraksion (Snap)

Penyerapan Air

Tahanan Solven (Hidrokarbon)

300

1200

-

panjang

baik

panjang

terlarut

3000

800

400

kecil

sangat Baik

kecil

hanya

mengembang

4500

600

2500

kecil

sangat Baik

kecil

hanya

mengembang a Tidak diperkuat

b Tegangan tensile pada panjang 400 %, ukuran kekakuan

Kekuatan tensil, kekakuan, dan histeresis (menjelaskan kehilangan energi sebagai panas)

karet alam sebelum dan sesudah vulkanisasi ditunjukkan pada Gambar 11 dan dampak dari

besarnya vulkanisasi terhadap karet alam dan sifat-sifat lain dari karet ditunjukkan secara

sistematis dalam Gambar 12 .

Beberapa dekade mengikuti percobaan pertama Goodyears yaitu memanaskan karet

dengan sedikit jumlah sulfur, proses ini bagus dan kebanyakan praktek metode untuk

memberikan perubahan sifat yang dinyatakan oleh batas vulkanisasi, tidak hanya pada karet alam

tapi juga dalam karet sintetik diene seperti SBR, butil, dan karet nitril. Karet dapat dipanaskan

atau dibengkokkan tanpa panas oleh sulfur klorida. Jumlah besar dari campuran yang tidak

mengandung sulfur dapat karet vulkanis. Hal ini umumnya dimasukkan ke dalam tiga kelompok

: oxidizing agents (selenium, tellurium, peroksida organic, campuran nitro), generator radikal

bebas (oksida organik, campuran azo, beberapa akselerator, dll.), dan resin fenolik.

Sejak reaksi kimia digabungkan dengan vulkanisasi, jenis dan keterlibatan hanya

beberapa atom pada tiap molekul polimer, definisi vulkanisasi pada batas sifat-sifat fisik karet

yang dibutuhkan.

VULKANISASI KIMIA

Vulkanisasi Belerang (Sulfur).

Perawatan karet hanya dengan menggunakan belerang berjalan sangat lambat dan tidak

lagi dipraktekkan secara komersial. Bahkan pada saat ini mekanisme yang tepat reaksi

perawatannya tidak secara penuh dimengerti. Kedua-duanya yaitu radikal bebas dan ion

intermediete pernah di postulatkan.

Vulkanisasi Belerang yang Dipercepat.

Tipe pemercepat (accelerator) untuk vulkanisasi belerang meliputi thiazoles, contohnya

2-mercaptobenzothiazole,

N

C SH

S

Dithiocarbamates, contohnya, tetramethyl thiuram disulfide,

H3C S S CH3

N C S S C N

H3C S S CH3

dan amina, contohnya diphenyl guanidine,

NH

NH C NH

Sebagai tambahan, pemerlambat (retarder) N-(cyclohexylthio)phthalimide,

C

N S C

yang telah terbukti sangat efektif memperlambat vulkanisasi yang terlalu dini (premature).

Bahan-bahan kimia ini umumnya digunakan bersama zinc oxide (besi oksida) dan asam lemak,

resep khasnya menggunakan 0,5-2 bagian pemercepat (accelerator), 0,1-1 bagian pemerlambat

(retarder), 2-10 bagian zinc oxide, 1-4 bagian asam lemak, dan 0,5-4 bagian belerang per 100

bagian karet.

Sekali lagi, mekanismenya tidak diketahui secara detail, tetapi ini terpikirkan bahwa

pemercepat (accelerator) bereaksi dengan belerang untuk memberikan sulfida tipe Ac-Sx-Ac,

dimana Ac adalah radikal bebas yang diperoleh dari accelerator. Polysulfida ini kemudian saling

berhubungan dengan karet menghasilkan tipe karet intermediete Sx-Ac. Kemudian bereaksi

lebih lanjut dengan ikatan silang terakhir menghasilkan bentuk umum

CH3

CH C CH CH2

S

S

CH C CH CH2

CH3

Banyak kemungkinan lain hadir. Peranan zinc oxide, yang menghasilkan ion zinc dengan

kehadiran asam lemak, kehadirannya akan membentuk chelates dengan accelerator dan sulfida,

memperlambat dan kemudian menghaluskan vulkanisasi. Ikatan rangkap pada elastomer tidak

dijenuhkan pada mekanisme ini, tetapi disumbang oleh penambahan aktifitas allylic hydrogens,

dimana ikatan silang berada.

Vulkanisasi Nonbelerang.

Pengaruh aktivasi yang sama terhadap elastomer ikatan rangkap dipostulatkan untuk

mempermainkan peranan vulkanisasi nonbelerang, berdasarkan skema berikut ini :

a. Radikal bebas R dibentuk oleh dekomposisi atau oksidasi dari agen penyembuh (curing

agent), atau sebagai langkah pada oksidatif degradasi karet.

b. Radikal bebas ini merupakan permulaan vullkanisasi dengan meringkas atom hidrogen

dari salah satu grup -metylene (pada karet alam, group sisi metil langsung menyerang

group metylene yang terdekat) :

CH3 CH3

R + CH C CH CH2 RH + CH C CH CH2

H

c. Radikal bebas karet kemudian menyerang ikatan rangkap yang bersebelahan dengan

rantai polimer. Menghasilkan formasi ikatan silang dan regenerasi radikal bebas pada

reaksi yang analog dengan propagasi dalam adisi polimerisasi.

CH3 CH3

CH C CH CH2 + CH2 C CH CH2

CH3

CH C CH CH2

CH3

CH2 C CH CH2

Vulkanisasi dapat berlanjut dengan beberapa langkah propagasi.

Transfer rantai dapat juga terjadi. Terminasi dapat terjadi oleh reaksi karet radikal bebas

dengan fragment radikal bebas dari curing agent. Hal ini berlawanan dengan adisi polimerisasi

pada sistem fluida, reaksi terminasi antara dua karet radikal bebas mau tidak mau harus

dipertimbangkan karena rendahnya kemungkinan dari dua buah radikal berada pada posisi untuk

bereaksi, dikarenakan viskositas yang tinggi dari medium.

Sejak radikal bebas intermediete juga terdapat pada vulkanisisasi belerang yang

dipercepat, reaksi yang serupa tidak diragukan berlangsung pada kasus ini juga. Beberapa ikatan

rangkap dijenuhkan dengan cara ini, beberapa adisi hidrogen sulfida (dikenal sebagai produk

vulkanisasi belerang), dan beberapa oleh mekanisme lainnya.

ASPEK FISIKA DARI VULKANISASI

Vulkanisasi dengan kehadiran belerang berlangsung ketika 0,5-5 bagian (berdasarkan berat)

belerang dikombinasikan dengan 100 bagian karet. Jika reaksi diijinkan untuk berlanjut sampai

sangat berlebih belerang yang dikombinasikan (dapat dikatakan 30-50 bagian per 100 bagian

karet), karet akan menjadi kaku, dan plastik nonelastomer dikenal sebagai hard rubber (karet

keras) atau ebonit. Jangkauan tensile strenghtnya maksimum, dengan pemanjangan

(elongation) cukup tinggi, pada keadaan awal daerah soft cure; kemudian keduanya mengalami

penurunan nilai dengan meningkatnya jumlah belerang yang dikombinasikan.

Daerah maksimum tensile properties pada di sekitar 5-10 bagian belerang yang

dikombinasikan dikenal sebagai daerah optimum cure untuk campuran ini. Di luar titik stock

(yaitu campuran) disebut overcured dan nampaknya menjadi lebih kasar, pada titik ini, kekerasan

dan kekakuannya lebih daripada optimum cure tetapi lebih rapuh dan berkurang kemampuan

untuk memanjang. Kombinasi belerang pada proporsi yang tinggi membuat kekuatan dari

material kembali meningkat, dan pemanjangan menjadi sangat rendah sehingga daerah karet

keras dapat dijangkau.

Banyak properties dari soft vulcanizates, meliputi tensile dan tear strenght (kekuatan

tarik dan kekuatan sobekan), kekakuan, dan kekerasan, melewati shallow maximum sebagai

perawatan waktu yang ditingkatkan. Lainnya, seperti pemanjangan (elongation) dan permanent

set, menambah (seperti tetesan) secara terus-menerus. Pengaruh dari kenaikan temperatur, seperti

yang diharapkan, untuk menggerakkan kurva ke waktu yang lebih pendek. Penelitian terhadap

komposisi campuran yang divariasikan menunjukkan bahwa kenaikan awal tensile strenght

diiringi oleh persatuan yang cepat dari belerang dalam karet, dan hal itu sebagai laju penurunan

adisi belerang, laju kenaikan tensile strength mulai menurun. Hal ini juga diketahui bahwa

jumlah total dari kombinasi belerang tidak akan mengukur tingkat perubahan pada properties

fisika selama perawatan, dan menunjukkan rasio dari belerang yang dikombinasikan ke ikatan

rangkap bervariasi dari campuran satu ke campuran yang lain.

Fakta-fakta ini menunjukkan bahwa proses ikatan silang dan degradasi terjadi secara

simultan selama peristiwa vulkanisasi. Bukti tambahan untuk peristiwa ini timbul dari fakta

bahwa overcured stock yang sangat buruk dapat mengalami reversion (pembalikan), hal ini

,mambuat karet menjadi lembut dan lembab dengan kerugian pada kekuatan. Beberapa stocks

menyerupai karet yang diturunkan secara oxidatif. Reversion (pembalikan) berbeda dari

overcuring, dimana reversion berada pada pemanasan yang diperpanjang ketika pada saat awal

tidak cukup belerang untuk mendapatkannya ke dalam daerah leathery cures.

C. PENGUATAN (REINFORCEMENT)

Untuk banyak kegunaan, seringkali karet hasil vulkanisasi tidak memperlihatkan tensile strenght

yang memuaskan, kekakuan, resistansi abrasi, dan tear resistansi. Tentu saja, properties ini dapat

ditingkatkan dengan adisi oleh filter tertentu terhadap karet sebelum proses vulkanisasi. Filter

untuk karet dapat dipisahkan ke dalam dua kelas : inert filter, seperti tanah liat (clay), kapur

halus (whitting), dan barytes, yang membuat campuran karet mudah ditangani sebelum

vulkanisasi tetapi mempunyai sedikit efek pada properties fisikanya; dan reinforcing filters, yang

dapat meningkatkan properties tidak menguntungkan yang disebutkan diatas pada karet hasil

vulkanisasi. Karbon hitam (carbon black) adalah reinforcing filters yang terkenal untuk karet

alam maupun karet sintetik. Penambahan efek penguatan dengan karbon hitam pada properties

karet diatas efek vulkanisasi sendiri diilustrasukan pada Tabel 19-2. Walaupun penguatan

alamiah tidak diketahui lengkap, tetapi memperlihatkan untuk menambah jaringan yang secara

relatif banyak yang lemah fix points dan untuk lebih menyebar jaringan dari ikatan silang

utama yang kuat diperkenalkan oleh vulkanisasi. Vulkanisasi mengendalikan pergerakan range

panjang dari molekul polimer, tetapi meninggalkan pergerakan tinggi lokal segmentalnya;

penguatan kekerasan massa dan peningkatan keliatannya (toughness) dengan pembatasan

pergerakan bebas lokalnya.

Karet tanpa penguatan (non reinforced), terkadang disebut pure-gum vulcanizates,

sifatnya relatif halus, lembut, dan extensible (mampu meluas), dan banyak digunakan sebagai

karet pita, tabung dan sarung tangan. Karet akan jadi nilai kecil pada industri modern dimana

bukanlah untuk efek penguatan karbon hitam.

JENIS- JENIS BAHAN PENGISI ( FILLER)

Hanya sedikit filler yang dapat memperkuat (reinforcing) meskipun hanya memiliki satu atau

dua sifat mekanik yang penting dari karet alam, sedangkan filler

yang lain bersifat melemahkan vulkanisasi dalam satu bagian penting atau lebih yang dikenal

sebagai filler inert. Secara umum diketahui bahwa aksi penguatan suatu filler ditentukan dari

sifat dasarnya, tipe elastomer yang digunakan dan jumlah filler yang dimasukkan.

Karbon hitam adalah filler penguat yang paling penting pada hampir semua elastomer,

meskipun filler silika dan silikat dapat digunakan dalam beberapa kasus, dan begitu pula

elastomer silokon. Filler nonreinforcing yang penting diantaranya talk, ZnO dan magnesium

karbonat.

Sifat Filler

Komposisi kimia filler terutama ditentukan oleh aksi penguatan filler tersebut. Karbon

hitam merupakan agent yang selalu lebih efisien dibandingkan talk, meskipun ukuran partikel,

kondisi permukaan dan sifat- sifat yang lain bervariasi untuk keduanya. Namun dalam suatu

kelas kimia tunggal, ukuran partikel dan keadaan permukaan merupakan variabel yang penting.

Sifat Elastomer

Filler yang dapat menguatkan dengan baik seperti karbon hitam meskipun dapat

meningkatkan tear resistance dan abrasion resistance pada hampir semua elastomer, tetapi ia

tidak mempengaruhi tensile strenght dari neoprene atau karet butil, sedangkan disisi lain

peningkatan tensile strenght dapat terjadi dalam karet alam, SBR, Karet nitril dan elastomer

polisulfida. Perbedaan tersebut dapat digunakan untuk menjelaskan dua efek dari filler yaitu :

a. memperkuat teganagan filler dan kekuatan struktur pada titik yang relatif lemah.

b. Secara simultan, dapat menyebabkan polimer mengkristalisasi pada elongation yang

tinggi.

Jumlah filler

Peningkatan jumlah filler menyebabkan peningkatan sifat secara kontinyu hingga

mencapai keadaan maksimum, dimana ia menunjukkan bahwa komposisi muatan telah mencapai

optimum. Pada titik ini, penambahan filler lebih lanjut akan menjadikan filler sebagai penyebab

vulkanisasi.

KARBON HITAM

Beberapa jenis koloid yang berkomposisikan karbon merupakan filler penguat terpenting untuk

karet. Karbon hitam merupakan material yamg tidak begitu mahal yang menguatkan ketiga jenis

sifat yang penting yaitu tensile strenght, tear resistance dan abrasion resistance. Terdapat

beberapa jenis karbon hitam yang biasa digunakan yang dibedakan berdasarkan ukuran partikel,

kondisi permukaan dan derajat aglomerasi. Derajat penguatan dapat ditingkatkan dengan

menurunkan ukuran partikel hitam bawah (black down) menjadi nilai yang lebih rendah dimana

batasan diameternya adalah sekitar 100 angstrom.

Hampir semua karbon hitam yang digunakan untuk memperkuat elastomer diproduksi

dengan membakar gas atau minyak dalam furnace dengan sejumlah udara dan pemisahan karbon

dari off-gas oleh sentrifugal dan presipitasi elektrostatik. Diameter partikel yang dihasilkan yaitu

pada range 300 sampai 800 angstrom.

Mikroskop elektron menunjukkan bahwa karbon hitam mengandung agregat irreguler

yang berbentuk subunit spheris yang disebut nodule, mereka bergabung bersama dalam suatu

cabang, dan strukturnya berikatan. Nodule tersebut dianggap sebagai domain parakristalin

dimana struktur kristalnya sama dengan graphite kecuali atom karbon yang berikatan tertutup

secara heksagonal, mereka tersusun secara acak diatas satu dan yang lainnya atau bersilanagan.

Permukaan partikel mengandung material yang banyak diserap termasuk stuktur hidrogenasi dan

oksigenasi. Hasilnya pH dari air slurry black pada range 2,5 11.

Efek dari struktur dan reinforcement karbon hitam

Ketiga parameter yaitu ukuran partikel, pH dan index struktur yang mempengaruhi

aglomerasi dan struktur rantai merupakan parameter yang dominan dalam menentukan sifat

penguatan (reinforcing) dari karbon hitam. Tensile strenght, abrasi dan tear resistance, hardness

dan toughness meningkat dengan menurunnya ukuran partikel, dimana pengikatan ulang dan

tingkat kesulitan pemprosesan menjadi semakin besar. Karbon hitam dengan struktur index yang

tinggi akan sulit untuk terdispersi dan menyebabkan stiffness dan hardness yang tinggi tetapi

tensile strenght, thoughness dan elektrikal resistivity rendah. pH mempengaruhi laju vulkanisasi

berdasarkan sifat asam atau basa akselerator.

Stiffness dari vulkanisai yang dikuatkan (reinforced) meningkat bertahap dengan

pengisian karbon hitam dan ia tidak tergantung pada ukuran partikel karbon hitam. Kedua

gambaran tersebut merupakan sifat yang unik. Sifat lain, seperti tensile strenght, mencapai

maksimum saat pengisiian meningkat. Ia juga bergantung pada ukuran partikel.

Tensile strenght dari karet alam dapat meningkat sekitar 40% dengan proses

reinforcement. Pada SBR, meskipun, sifat vulkanisasi dari gum murni sangat buruk namun

elastomer tidak mengkristal. Tensile strenght SBR dapat ditingkatkan dengan reinforcement.

Tear resistance dari SBR juga kiecil untuk vulkanisasi yang tidak dimuati, tetapi sama dengan

karet alam setelah reinforcement.

Kekuatan abrasi sangat dibutuhkan oleh karet yang berbeban berat. Kekuatan abrasi baik

pada karet alam atau SBR dapat ditingkatkan. Hanya saja, kelenturan dari karet menurun dengan

meningkatnya muatan filler. Dan juga panas yang timbul atau panas yang hilang dapat

meningkat. Sehingga penggunaan filler pada proses penguatan (reinforcing) dapat menyebabkan

kekuatan abrasi dan tear resistance yang diinginkan namun juga peningkatan panas yang tidak

normal.

Origin Reinforcement (penguatan asli)

Dua keadaan harus dijumpai untuk reinforcement (penguatan) karet yang berarti dengan

menggunakan carbon black. Pertama, ukuran partikel dari black harus kecil, biasanya antara 200

dan 500 . Hal ini menjamin area permukaannya luas dan sehingga interface filler-rubbernya

besar. Kedua, karet harus basah carbon black. Ini tidak hanya yakin dipersi black dalam karet,

tetapi menunjukkan bahwa adesi rubber-black mendekati kekuatan kohesi karet untuk keret itu

sendiri. Hal ini penting jika ikatan carbon-black itu menyelamatkan gabungan kekuatan yang

besar dengan pemanjangan yang tinggi.adesi ini diproduksi sebagian oleh forces ikatan kedua,

ini saja cukup untuk menyebabkan penguatan (reinforcement), dan sebagian oleh chemical

grafting karet pada permukaan partikel black, hampir selalu sebagai hasil dari proses radikal.

Dimana ikatan kimia antara karet dan filler bukan merupakan hal-hal yang penting untuk

penguatan (reinforcement), ini menjadi penting untuk kombinasi yang unik dari sifat-sifat yang

dihasilkan ketika filler-nya adalah carbon-black.

D. SIFAT-SIFAT ELASTOMER DAN PENYUSUNANNYA

SIFAT-SIFAT MEKANIK ELASTOMER

Kelakuan stress-strain dari gum (reinforcement) vulcanizates murni dari berbagai elastomer

tergantung pada struktur molekul, polaritas dan kristalisabilitas polimer. Nitrile rubber dan SBR,

menjadi kopolimer kompleks dan struktur ireguler, tidak kristalis pada semua, tetapi karet alami

dan butyl rubber kristalis pada stretching di temperatur ruang. Pada elastomer ini kristalitas

mempunyai pengaruh pengerasan seperti reinforcing filler dengan hasilnya bahwa kurva

stress-strain menaik sangat mencolok pada elongations yang lebih tinggi. Kesamaan dari kurva

stress-strain yang diprediksi dari teori kinetik elastisitas karet harus dicatat.

Unvulcanized rubber melalui kondisi mekanik dalam jumlah yang sangat besar ketika

pertama diekspos tensile stress. Gambar 11 menunjukkan siklus pertama dari loading dan

unloading tensile contoh unvulcanized natural rubber. Berturut-turut siklus mengmbil tempat,

perubahan dalam resistance ke stretcing, kekuatan tensile, energi adsorpsi dan permanent set

menjadi lebih kecil. Keadaan mekanik tidak disertai oleh degradasi berat molekul. Seperti

degradasi yang terjadi, bagaimanapun, dalam proses milling bahan baku karet untuk mengurangi

viskositas melt-nya ke range yang diingninkan sebelum penggabungan fillers dan seterusnya.

Disini proses disempurnakan oleh kehadiran oksigen. Vulcanized rubber melalui yang sama

tetapi banyak kehilangan perubahan ekstensif sifat-sifat stress-strainnya pada urutan siklus test.

Sifat-sifat mekanik elastomer sangat tergantung pada laju testing. Ketika keadaan servis

automobile tires ( benar-benar lebih penting akhir menggunakan elastomer) melibatkan rapid

cyclic stresses, metode test dimamik perlu jika hasil adalah untuk menggabungkan performance

artikel akhir.

OXIDATIVE AGING OF ELASTOMER

Karet yang memiliki ikatan ganda dalam struktur vulcanizednya, seperti karet alami, SBR dan

nitrile rubber, sensitif pada panas, cahaya dan partikel oksigen. Tanpa perlindungan dengan

antioksidan (dimana yang umum adalah phenyl - dan -naphthylamine) umur karet berdasarkan

proses autocatalytic disertai dengan kenaikan kandungan oksigen. Hasil dari aging mungkin

softening atau embrittlement, mensugesti persaingan proses degradasi dan crosslinking rantai

polimer. Langkah utama proses adalah mengasumsikan sama dengan oksidasi beberapa olefin,

bahwa, pembentukan oleh serangan radikal bebas peroksid pada atom karbon berikutnya menjadi

ikatan ganda :

CH2CH=CH CHCH=CH +H H +

CHCH=CH + O2 CHCH=CH

O

OH

Langkah berikutnya boleh memasukkan crosslinking atau pemutusan rantai atau keterlibatan

ikatan ganda, mungkin awalnya melalui grup epoxide. Beberapa langkah dalam reaksi

menyerupai sekali sehingga pasti tipe vulcanization.

Beberapa karet juga sensitif terhadap serangan ozon, membutuhkan perlindungan dengan

antioksidan. Terkadang digunakan derivatif p-phenylene diamine dan memikirkan reaksi dengan

ozon sebelum dia bereaksi dengan permukaan karet atau membantu menyatukan rantai yang

terputus oleh ozon. Karet alami jauh lebih sensitif terhadap serangan ozon dan oksigen dari pada

elastomer lain.

PENYUSUNAN (COMPOUNDING)

Istilah compounding mendiskripsikan pemilihan aditif dan penggabunngannya kedalam sebuah

polimer sehingga memberikan campuran yang homogen yang siap untuk langkah proses

berikutnya. Kecuali untuk perbedaan dalam kealamian bahan penyusunan, khususnya yang

diperlukan untuk vulcanization dan reinforcement , penyusunan karet sama untuk sebagian besar

plastik. Peralatannya dideskripsikan di Bab 17 yang digunakan untuk penyusunan karet juga

digunakan untuk penyusunan plastik.

Jika karet alami, SBR dan karet sintetik lainnya diproduksi melalui polimerisasi emulsi,

polimer pertama tersedia dalam bentuk lateks. Prosedur normal dalam penyusunan adalah

menjadi koagulan dan lateks kering dan kemudian menjadi masticate dan bahan campuran karet

didalam mills atau peralatan lainnya. Dengan SBR, bagaimanapun, dua langkah penyusunan

penting, oil extending dan masterbatching, biasanya berlangsung sebelum koagulasi lateks.

Penambahan Minyak (Oil Extending)

Penggunaan minyak hidrokarbon sebagai pelarut, atau pemekat, karet sudah dikenal

selama puluhan tahun. Sejak 1950, penggunaan ini telah diaplikasikan untuk mempolimerisasi

SBR hingga berat molekul yang lebih tinggi. Minyaknya berfungsi sebagai plasticizer dan

pelembut, mengurangi viskositas lelehan karet hingga jumlah normal yang dibutuhkan dalam

compounding (penyusunan). Proses ini, merupakan proses yang tidak mahal untuk menghasilkan

produk akhir, sehingga banyak digunakan. Sekitar 90% dari stok ban yang dihasilkan dinegara

ini merupakan hasil dari pemekatan minyak hingga kadar tertentu. Minyak yang ditambahkan

adalah sebagai emulsi pada latex sebelum proses koagulasi.

Masterbatching

Metode yang paling aman untuk mencampurkan karet dan karbon hitam adalah

coprecipitation dari campuran karet latex dan slurry karbon hitam dalam fase cair. Metode ini

memberikan proses pencampuran yang cukup ketika ukuran dari partikel karbon hitam sama

dengan partikel latex dan jumlah dari setiap tipe partikel per cm3 sebelum koagulasi dapat dibuat

hampir sama. Situasi ini berlaku untuk SBR dan paling berguna untuk karbon hitam.

E. TABEL PROPERTIES ELASTOMER

Tabel 3 memberikan daftar nilai-nilai dari komposisi kimia dan fisika untuk elastomer yang

komersial. Perlu diketahui bahwa properties dari elastomer bergantung pada seberapa besar

perpanjangan pada detail proses vulkanisasi, reinforcement dan compounding. Konsekuensinya,

hanya berlaku pada tipe-tipe polimer tertentu. Oleh karena itu, kebanyakan data pada Tabel 3

tidak lebih dari nilai kualitatif dan sebagai bahan perbandingan untuk keadaan ekstrim.

Tabel 3. Tipe Properties-Properties Dari Commercial Elastomer

Property

Natural

Rubber SBR Acrylate Butyl

Chlorosulfonate

d Polyethylene EPDM

Ephichloro

-hydrin

Fluorinated

Rubbers

Tensile strengh (psi) 4000 3500 2200 3000 2800 3000 2500 2400

Elongation (%) 700 700 400 700 500 300 400 400

Modulus (psi, 300-400%

elongation)

2500 2500 --- 1000 --- --- --- 250

Dynamic properties Excel Good Good Poor --- --- --- Poor

Permanent set Low Low Low Moder --- --- --- High

Tear resistance Excel Good Fair Excel Good Good Good Fair

Abrasion resistance Fair Good Good Good --- --- --- ---

Adhesion Excel Excel Good Good Excel Excel Fair Good

Electrical properties Excel Fair Poor Excel Fair Excel Fair Excel

Gas permeability High High Low Low --- --- --- ---

Upper use temperature (oC) 80 110 150 100 120 150 120 230

Lower use temperature (oC) -50 -50 -20 -50 -50 -40 -45 -40

Weather resistance Fair Fair Excel Excel Excel Excel Good Excel

Ozone resistance Poor Fair Excel Excel Excel Excel Good Excel

Oil resistance Poor Poor Excel Poor Good Poor Good Excel

Gasoline resistance Poor Poor Fair Poor Fair Poor Good Excel

Water swelling Excel Good Poor Excel Excel Excel Good Excel

Adhesion to metal Excel Excel Good Good Excel Excel Excel Excel