Karet merupakan hasil
bumi yang bila diolah dapat menghasilkan berbagai macam produk yang amat
dibutuhkan dalam kehidupan. Teknologi karet sendiri semakin berkembang dan akan
terus berkembang seiring berjalannya waktu dan akan semakin banyak produk yang dihasilkan
dari industri ini. Ada dua jenis karet yang biasa digunakan dalam industri
yaitu karet alam dan karet sintesis. Karet alam (natural rubber)
merupakan air getah dari tumbuhan Hevea brasiliensis, yang merupakan polimer
alam dengan monomer isoprena, sedangkan karet sintetis sebagian besar dibuat
dengan mengandalkan bahan baku minyak bumi.
Saat ini jumlah produksi
dan konsumsi karet alam jauh di bawah karet sintetis. Kedua jenis karet ini
memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Karet alam memiliki daya
elastis atau daya lenting yang sempurna, memiliki plastisitas yang baik, tidak
mudah panas dan memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan. Karet
sintetis lebih tahan terhadap berbagai bahan kimia dan harganya relatif stabil.
Contoh karet sintetis yang banyak digunakan yaitu styrene butadiene rubber (SBR)
Untuk mengubah sifat fisik dari karet dilakukan proses
vulkanisasi. Vulkanisasi adalah proses pembentukan ikatan silang kimia dari
rantai molekul yang berdiri sendiri, meningkatkan elastisitas dan menurunkan
plastisitas. Suhu adalah faktor yang cukup penting dalam proses vulkanisasi,
namun tanpa adanya panas pun karet tetap dapat divulkanisasi.
Proses Vulkanisasi
Sejak Goodyear melakukan
percobaan memanaskan karet dengan sejumlah kecil sulfur, proses ini menjadi
metode terbaik dan paling praktis untuk merubah sifat fisik dari karet. Proses
ini disebut vulkanisasi. Fenomena ini tidak hanya terjadi pada karet alam,
namun juga pada karet sintetis. Telah diketahui pula bahwa baik panas maupun
sulfur tidak menjadi faktor utama dari proses vulkanisasi. Karet dapat
divulkanisasi atau mengalami proses curing tanpa
adanya panas. Contohnya dengan bantuan sulfur klorida. Banyak pula bahan yang
tidak mengandung sulfur tapi dapat memvulkanisasi karet. Bahan ini terbagi dua
yaitu oxidizing
agents seperti
selenium, telurium dan peroksida organik. Serta sumber radikal bebas seperti
akselerator, senyawa azo dan peroksida organik.
Banyak reaksi kimia yang berhubungan dengan vulkanisasi
divariasikan, tetapi hanya melibatkan sedikit atom dari setiap molekul polimer.
Definisi dari vulkanisasi dalam kaitannya dengan sifat fisik karet adalah
setiap perlakuan yang menurunkan laju alir elastomer, meningkatkan tensile
strength dan modulus serta preserve its extensibility. Meskipun vulkanisasi
terjadi dengan adanya panas dan sulfur, proses itu tetap berlangsung secara
lambat. Reaksi ini dapat dipercepat dengan penambahan sejumlah kecil bahan
organik atau anorganik yang disebut akselerator. Untuk mengoptimalkan kerjanya,
akselerator membutuhkan bahan kimia lain yang dikenal sebagai aktivator, yang
dapat berfungsi sebagai aktivator adalah oksida-oksida logam seperti ZnO.
Vulkanisasi dapat dibagi menjadi dua kategori, vulkanisasi
nonsulfur dengan peroksida, senyawa nitro, kuinon atau senyawa azo sebagai
curing agents; dan vulkanisasi dengan sulfur, selenium atau telurium.
Bahan-bahan tambahan
Akselerator : Hingga tahun
1900-an, vulkanisasi karet masih merupakan proses yang lambat, sehingga lebih
banyak sulfur yang digunakan daripada jumlah optimumnya. Waktu curing beberapa
jam, oleh karena itu dibutuhkan bahan yang mampu mempercepat proses
vulkanisasi. Kalsium, magnesium atau seng oksida (akselerator anorganik) dapat
mempercepat proses vulkanisasi. Industri karet mengalami perubahan besar ketika
diperkenalkan akselerator organik untuk vulkanisasi. Diantaranya ialah
senyawa-senyawa yang mengandung sulfur seperti tiourea, tiofenol, merkaptan,
ditiokarbamat, tiuram disulfida ditambah akselerator nonsulfur seperti urea.
Selain dengan cara mengawali pembentukan radikal bebas atau dengan mengikat
proton, beberapa akselerator dapat bekerja dengan bantuan panas. Beberapa
akselerator memerlukan aktivator dalam kerjanya.
Aktivator : Keberadaan
oksida logam atau garam dari kalsium, seng atau magnesium diperlukan untuk
mencapai efek penuh dari hampir semua jenis akselerator. Kelarutan dari bahan
sangat penting. Oleh karena itu, oksida-oksida logam banyak digunakan bersama
asam organik seperti asam stearat atau sabun dari logam yang digunakan
(stearat, laurat). Disamping kebutuhan akan aktivator, dengan akselerator
seperti merkaptobenzotiazol, adanya oksida logam menjadi sangat penting dalam
menentukan jenis reaksi ikatan silang yang terjadi. Ikatan yang terbentuk
adalah jembatan ion yang kuat yang terbentuk ketika vulkanisasi.
Bahan Pengisi (filler) : Vulkanisat dengan
komposisi karet, sulfur, akselerator, aktivator dan asam organik relatif
bersifat lembut. Nilainya dalam industri modern pun relatif rendah. Untuk
memperbaiki nilai di industri perlu ditambahkan bahan pengisi. Penambahan ini
meningkatkan sifat-sifat mekanik seperti tensile strength, stiffness, tear resistance, dan abrasion resistance.
Bahan yang ditambahkan disebut reinforcing fillers dan
perbaikan yang ditimbulkan disebutreinforcement. Hanya
sedikit bahan pengisi yang bersifat memperbaiki satu atau dua sifat karet alam.
Sementara yang lainnya melemahkan vulkanisat pada satu atau dua sifat. Bahan
tersebut dikenal sebagai inert fillers. Kemampuan
filler untuk memperbaiki sifat vulkanisat dipengaruhi oleh sifat alami filler,
tipe elastomer dan jumlah filler yang digunakan. Komposisi kimia dari filler
menentukan kemampuan kerja dari filler. Karbon hitam adalah filler yang paling
efisien meskipun ukuran partikel, kondisi permukaan dan sifat lain dapat
dikombinasikan secara luas. Sifat elastomer juga turut menentukan daya kerja
dari filler. Bahan yang baik untuk memperbaiki sifat karet tertentu, belum
tentu bekerja sama baiknya untuk jenis karet lain. Peningkatan jumlah filler
menyebabkan perbaikan sifat vulkanisat. Karbon hitam adalah satu-satunya bahan
murah yang dapat memperbaiki ketiga sifat penting vulkanisat yaitu tensile strength, tear resistance danabrasion resistance.
Sejarah
vulkanisasi:
Ditemukan oleh Charles goodyear th
1839 dengan mencampurkan karet dengan belerang yang ternyata tahan api. Awalnya
diberi nama karet tahan api, tetapi kemudian berkembang menjadi vulkanisasi
yang berasal dari nama dewa api yang dipercayai orang romawi.
Proses lain yang sering
terjadi pada gabungan reaksi dengan reaksi adisi atau reaksi kondensasi
merupakan gabungan/ikatan bersama dari banyak rantai polimer. Hal ini disebut
ikatan silang, dan ikatan silang ini memberikan kekuatan tambahan terhadap
polimer. Pada tahun 1844, Charles Goodyear telah menemukan bahwa lateks dari
pohon karet yang dipanaskan dengan belerang dapat membentuk ikatan silang
antara rantai-rantai hidrokarbon di dalam lateks cair. Karet padat yang
dibentuk dapat digunakan pada ban dan bola-bola karet. Proses ini disebut vulkanisasi, untuk menghormati dewa Romawi yang bernama
Vulkan.
Kekuatan rantai dalam elastomer (karet)
terbatas, akibat adanya struktur jaringan, tetapi energi kohesi harus rendah
untuk memungkinkan peregangan. Contoh elastomer yang banyak digunakan adalah
poli (vinil klorida), polimer stirena-butadiena-stirena (SBS) merupakan jenis
termoplastik elastomer.
Saat perang dunia II, persediaan karet alam
berkurang, industri polimer tumbuh dengan cepat karena ahli kimia telah
meneliti untuk pengganti karet. Beberapa pengganti yang berhasil dikembangkan
adalah neoprena yang kini digunakan untuk membuat selang/pipa air untuk pompa
gas, dan karet stirena – buatdiena (SBR /styrene – butadiene rubber), yang
digunakan bersama dengan karet alam untuk membuat ban-ban mobil. Meskipun
pengganti – pengganti karet sintesis ini mempunyai banyak sifatsifat yang
diinginkan, namun tidak ada satu pengganti karet sintesis ini yang mempunyai
semua sifat-sifat dari karet alam yang dinginkan.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar