BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Dewasa ini, pembuatan produk lateks karet alam dengan penambahan pengisi organik maupun anorganik telah menyita banyak perhatian peneliti karena menunjukkan adanya sifat dan karakteristik yang khusus dan unik pada produk lateks karet alam [1-3]. Lateks karet alam terdiri dari 93-95% cis-1,4-poliisoprena yang diperoleh dari hasil penyadapan batang pohon karet Hevea Brasiliensis. Lateks karet alam merupakan sumber daya alam terbarukan yang memiliki kekuatan (strength) dan pemanjangan (elongation) yang baik [4-5]. Produk-produk yang dihasilkan dari lateks karet alam antara lain seperti sarung tangan, benang karet, balon, kateter, pembalut luka elastis, kondom, tiup stetoskop dan lain-lain [6]. Produk lateks karet alam umumnya mempunyai sifat mekanik yang lebih rendah dibandingkan dengan produk lateks karet alam yang sudah diberi tambahan seperti bahan pengisi [7]. Untuk meningkatkan sifat mekanik dari lateks karet alam perlu dilakukan kajian dengan menambahkan bahan pengisi (filler) ke dalam formulasi lateks karet alam [8]. Penambahan bahan pengisi di dalam lateks karet alam diyakini dapat menguatkan vulkanisat produk karet, sehingga sifat-sifat mekanik seperti kekuatan tarik (tensile strength) menjadi meningkat [9]. Beberapa penelitian tentang pembuatan produk lateks karet alam umumnya menggunakan pengisi mineral anorganik seperti kalsium karbonat [10], sodium montmorillonite [11], dan kaolin [12]. Adapun pengisi organik seperti pati singkong [13], pati jagung [14], dan pati kentang [15] juga pernah digunakan sebagai bahan pengisi dalam produk lateks karet alam. Hasil-hasil dari penelitian tersebut menunjukkan bahwa adanya penambahan pengisi organik maupun anorganik dalam produk lateks karet alam dapat meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength) dan densitas sambung silang (crosslink density) dari produk vulkanisat [10-15]. Di samping itu, masalah lingkungan merupakan hal yang serius sehingga menuntut pemanfaatan limbah untuk sesuatu yang berguna baik dari segi sudut pandang ekologi dan ekonomi [16]. Pemanfaatan limbah dari hasil pertanian yang 1
melimpah dan dapat diperoleh sepanjang tahun seperti limbah kulit singkong sudah pernah dilakukan, seperti bahan baku pembuatan bioetanol dengan bakteri Saccharomyes cereviseae [17]. Melihat potensi dari limbah kulit singkong yang mengandung selulosa yang cukup tinggi, maka kulit singkong cocok digunakan sebagai pengisi organik dalam produk lateks karet alam. Hal ini disebabkan karena selulosa memiliki ikatan hidrogen yang kuat dan tidak mudah larut dalam pelarut (solvent) yang umum [18]. Akaranta, et al [19] meneliti bahwa penambahan pengisi tepung kulit singkong termodifikasi menjadi selulosa asetat dalam matriks LDPE (Low Density Polyethylene) dapat meningkatkan sifat mekanik dan karakteristik produk komposit LDPE (Low Density Polyethylene) [19]. Adapun kendala yang terdapat dalam penyediaan produk lateks karet alam yaitu kurang serasinya antara pengisi yang hidrofilik dan lateks karet alam yang hidrofobik. Untuk itu, diperlukan modifikasi seperti pertukaran ion pada kation di bagian luar pengisi dengan menggunakan surfaktan organik [20]. Proses ini dilakukan dengan mengikatkan rantai hidrokarbon (surfaktan) pada permukaan lapisan pengisi yang hidrofilik sehingga memungkinkan pengisi bercampur dengan lateks karet alam yang hidrofobik [21]. Surfaktan organik yang pernah digunakan dalam beberapa penelitian sebelumnya yakni octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide (ODTMA) [20] dan polietilen glikol [22]. Keawkumay, et al [20] meneliti bahwa penambahan surfaktan octadecylamine dan octadecyltrimethyl ammonium bromide (ODTMA) dalam produk lateks karet alam berpengisi montmorillonite (MMT) meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [20]. Gonzalez, et al [22] meneliti bahwa penambahan surfaktan polietilen glikol dalam produk lateks karet alam berpengisi montmorillonite (MMT) meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength) dan meningkatkan kekuatan antarfasa antara matriks dan pengisi [22]. Adapun jenis surfaktan organik lain yang pernah digunakan adalah alkanolamida. Alkanolamida merupakan hasil reaksi antara asam lemak turunan minyak sawit yaitu RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) dengan dietanolamina, dimana molekul-molekul alkanolamida tersebut memiliki sifat polar dan non polar, rantai hidrokarbon yang panjang bersifat non polar sedangkan gugus amidanya bersifat sangat polar [23]. Alkanolamida banyak digunakan sebagai bahan 2
foam boosting dan dalam campuran bahan surfaktan lain berguna sebagai cairan pencuci piring dan juga dalam pembuatan shampoo [24]. Oleh karena itu, alkanolamida memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan penyerasi pada produk lateks karet alam seperti penelitian sebelumnya. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penggunaan alkanolamida dapat memodifikasi pengisi silika [23] dan kaolin [25] sehingga produk lateks karet alam yang dihasilkan memiliki sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan tanpa adanya modifikasi. Berdasarkan uraian di atas, maka tepung kulit singkong sesuai digunakan sebagai salah satu pengisi organik karena memiliki sifat yang ramah lingkungan serta berasal dari pemanfaatan limbah buangan kulit singkong. Penggunaan bahan penyerasi alkanolamida juga diharapkan dapat meningkatkan interaksi antarfasa (interfacial adhesion) antara pengisi tepung kulit singkong dengan matriks lateks karet alam. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah : 1. Pengaruh suhu vulkanisasi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong dengan adanya perbandingan suhu vulkanisasi. 2. Pengaruh penambahan alkanolamida sebagai bahan penyerasi terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong dengan adanya perbandingan komposisi alkanolamida. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk menentukan suhu vulkanisasi dan komposisi bahan penyerasi alkanolamida yang terbaik terhadap sifat mekanik dan karakteristik produk lateks karet alam berpengisi tepung kulit singkong seperti densitas sambung silang (crosslink density), kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan modulus tarik (tensile modulus) serta ditunjukkan oleh karakteristik Fourier Transform Infra-Red (FTIR) dan didukung oleh analisa Scanning Electron Microscope (SEM). 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut : 1. Salah satu alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan limbah padat kulit singkong yang dihasilkan oleh industri rumah tangga. 2. Memberikan informasi tambahan bagi dunia industri tentang pemanfaatan lanjutan limbah padat kulit singkong. 3. Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang pengaruh komposisi alkanolamida sebagai bahan penyerasi pada produk lateks karet alam sehingga dapat diketahui komposisi penyerasi yang terbaik. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Departemen Kimia, Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Lateks, Fakultas Teknik, Departemen Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan baku yang digunakan pada penelitian ini yaitu : 1. High Ammonia Lateks dengan kandungan 60% karet kering. 2. Bahan kuratif lateks karet alam seperti sulfur, zink oksida (ZnO), zinc diethyldithiocarbamate (ZDEC), dan antioksidan (AO). Bahan-bahan kuratif ini diperoleh dari Farten Technique (M) Sdn Bhd, Pulau Penang, Malaysia. 3. Kulit singkong yang telah dikeringkan dan dihancurkan hingga berukuran 100 mesh (150 µm). 4. Alkanolamida yang disintesa dari bahan baku RBDPS (Refined Bleached Deodorized Palm Stearin) yang diperoleh dari PT. Socfin Indonesia. Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : Tabel 1.1 Variabel Tetap Yang Dilakukan Dalam Penelitian No Variabel Keterangan 1 Kadar tepung kulit singkong 10% 2 Larutan dispersi tepung kulit singkong dan alkanolamida 10 phr 3 Ukuran partikel tepung kulit singkong 100 mesh 4 Suhu pra-vulkanisasi 70 C 5 Waktu vulkanisasi 20 menit 4
Tabel 1.2 Variabel Berubah Yang Dilakukan Dalam Penelitian No Variabel Keterangan 1 Suhu vulkanisasi 100 C; 120 C 2 Kadar alkanolamida 0%; 0,5%; 1%; 1,5%; 2%; 2,5% Formulasi larutan dispersi tepung kulit singkong dan alkanolamida yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Tabel 1.3 Formulasi Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida Bahan Persentase (%) Tepung kulit singkong 10 10 10 10 10 10 Alkanolamida 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 Air 90 89,5 89 88,5 88 87,5 ini adalah : Formulasi lateks karet alam dan bahan kuratif yang digunakan dalam penelitian Tabel 1.4 Formulasi Lateks Karet Alam dan Bahan Kuratif Bahan Kadar (phr) High Ammonia Lateks 60 % karet kering 100 Larutan Sulfur 50 % 1,8 Larutan ZDEC 50 % 1,8 Larutan ZnO 30 % 0,5 Larutan Antioksidan 50 % 1,2 Larutan KOH 10 % 1,8 Larutan Dispersi Tepung Kulit Singkong dan Alkanolamida 10 Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : 1. Uji kekuatan tarik (tensile strength), pemanjangan saat putus (elongation at break), dan modulus tarik (tensile modulus) dengan standar internasional ASTM D412. 2. Uji densitas sambung silang (crosslink density) dengan standar internasional ASTM D471. 3. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Scanning Electron Microscope (SEM), Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung. 4. Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara. 5