BAHAN KIMIA PEMBUATAN KOMPON

APA YG DIKERJAKANKAN DALAM COMPOUNDING?

•Mencampurkan bahan kimia karet kedalam karet yang sudah siap menerima ingredients

•Meng- adjust kekerasan dan modulus dari produk vulkanisat

•Memilih bahan pengisi aktif untuk mencapai kekuatan tertentu

•Membuat karet yang lunak dan pengisi yg keras menjadi campuran vulkanisat yang fleksibel bersama campuran lain

Menjadikan produk karet menjadi tahan lama

BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN
DALAM ‘COMPOUNDING

1.PEPTIZER UNTUK MASTIKASI (proses pelunakan karet)

    Elastomer harus mempunyai viskositas yg sesuai untuk dapat     menerima ingredient dgn

    mudah dan mendispersikannya secara merata.

Pengurangan viskositas sedikit saja (viscosity reduction) dapat diperoleh dgn menambahkan

bahan bantu proses spt:Zn-soap, Ca-soap, tetapi pengurangan viskositas yg besar akan

memerlukan mastikasi, yang akan dipercepat dengan bantuan peptizer

Mastikasi tanpa peptizer.

Ini dapat dilakukan terutama pada temperatur rendah dimana molekul karet akan terputus

dengan pemaksaan (‘force’) diantara roll dan setelah beberapa menit, viskositas akan

berkurang.

    

Bila mastikasi dilakukan pada temp. sekitar 115C, mastikasi tidak efektif

Efisiensi mastikasi

Karet digiling

Dgn 2 roll mill

•Mastikasi dgn peptizer

•Peptizer akan mempercepat proses oksidasi.

•Bahan ini akan membantu terjadinya radikal yg diperlukan untuk oksidasi shg mastikasi dpt

  dimulai pada temperatur lebih rendah.

•Pentakhlorotiofenol (PCTP) dan ZnPCTP digunakan untuk melunakkan karet sintetik spt

  SBR dan NBR dan karet alam pada proses mastikasi temp 80-180C

•Belerang, antioksidan serta bahan pengisi aktif akan dapat menghentikan proses oksidasi

  lanjutan oleh peptizer.

•Bahan pengisi yg non-aktif, bila digunakan, maka peptizer dpt ditambahkan bersamaan dgn

  bahan pengisi.

•Pentakhlorotiofenol spt Struktol A95D s.g.1,2 warna biru pastiles, untuk NR dan    SR 

  dosis 0,1-1,0phr

•Kompleks Organometal spt Struktol,A 80,A 82 warna biru abu-abu

  digunakan 0,8-2,0phr. Struktol A86 digunakan 0,2-0,5 (sangat aktif) untuk NR dan SR

•Aryl amine Hidrocarbon spt Peptizer 9344 untuk khloropren (contoh karet: neopren) dgn

  pemakaian 0,5-2,0phr

•Activated Di(o-benzamidofenil)disulfida spt Pepton 44, min. 70C

•Activated Pentakhlorotiofenol spt Renacit VII, min. 70C

•Bila digunakan, bahan pengisi yg non-aktif, maka peptizer dpt ditambahkan bersamaan

  dgn bahan pengisi.

•Pentakhlorotiofenol spt Struktol A95D s.g.1,2 warna biru pastiles, untuk NR dan    SR 

  dosis 0,1-1,0phr

•Kompleks Organometal spt Struktol,A 80,A 82 warna biru abu-abu digunakan 

  0,8-2,0phr. 

  Struktol A86 digunakan 0,2-0,5 (sangat aktif) untuk NR dan SR

•Aryl amine Hidrocarbon spt Peptizer 9344 untuk khloropren (contoh karet: neopren) dgn

  pemakaian 0,5-2,0phr

•Activated Di(o-benzamidofenil) disulfida spt Pepton 44, min. 70C

•Activated Pentakhlorotiofenol spt Renacit VII, min. 70C

 

 Bahan pemvulkanisasi

EBONIT:      DOSIS BELERANG 25-40PHR, IKATAN SILANG BANYAK   lihat  (S yg HITAM 

dan +S yg MERAH)

KARET YG ELASTIS :  DOSIS BELERANG 0,2-5PHR  (YG UMUM 1,5-2,5PHR) 

umpamanya,lihat S yg HITAM saja

Dalam teknologi karet, dikenal 2 macam belerang yaitu: bentuk soluble

(bentuk rhombic)   dan  bentuk insoluble (polymeric sulfur)

                                                                 NR          NBR

Kelarutan ‘soluble sulfur’ pada 25C=  0,7%       0,3%

                                          50C=  4,8%       2,2 %  

 

Bahan pemvulkanisasi ini berfungsi menggabungkan rantai polimer melalui ikatan yg disebut

 crosslink dan memberikan daya keuletan pada karet.

Banyak polimer yg bisa di vulkanisasi dengan bahan yang berbeda, dan tiap jenis memberikan

karakteristik yang berbeda pula.

Contoh: Karet nitril dapat divulkanisasi dengan belerang atau peroksida. Peroksida

memberikan compression yang lebih baik, kurang lentur, dan juga mahal.

 

      SULFUR DONOR

Senyawa atau bahan pencepat juga dapat menyumbangkan belerangnya untuk membuat ikata

silang, contoh: TMTD dpat menyumbangkan 2 elemen belerang.

              CH3                                 CH3      DPTT Dapat MEMBERI 4 ELEMEN S

                   N – C – S – S –C – N             DTDM dan MBSS masing-masing 2S

              CH3     S                S     CH3

 

VULKANISASI DGN PEROKSIDA ORGANIK, CONTOH: DICUMYL PEROXIDE 

SEMUA KARET YG TIDAK PUNYA IKATAN RANGKAP    Dapat DIVULKANISASI DGN CARA

INI. Radikal, MENARIK ATOM H DARI POLIMER SHG POLIMER TERIKAT  via BACKBONE

atom C ke C.

DICUMYL PEROXIDE

• Vulkanisasi juga dpt dilakukan dgn logam oksida ZnO/MgO untuk  polychloroprene .

• Vulkanisasi dgn radiasi bisa untuk karet PE, EPDM Silicone dll.

• Vulkanisasi dgn Resin bisa untuk karet butil

 

 BAHAN PENCEPAT (accelerator)

 

•Belerang atau sulfur bila digunakan sendiri dapat memvulkanisasi karet, tetapi dalam

  tempo yg sangat lambat dan memerlukan sulfur yg banyak, temperatur yg tinggi dan

  waktu yg sangat lama, karena itu diperlukan bahan pencepat.

•Hampir semua bahan pencepat memerlukan Oksida metal(terutama ZnO) dan asam

 stearat untuk aktifitas penuh dan kelarutan dalam karet

•Klasifikasi accelerator berdasarkan struktur kimia karena terlalu banyak; disini diberikan

 beberapa contoh yang populer:

  BAHAN PENCEPAT THIAZOLES (Cepat-sedang)

 Populer untuk mech. rubber good, ban sepeda, ban dalam, sepatu

  contoh:

  2-Mercptobenzothiazole (MBT)

  Dibenzothiazyl disulfida (MBTS), dismping itu, sbg retarder  untuk karet CR

 

  Bahan pencepat SULFENAMIDA (cepat-ditunda) Populer untuk barang yg akan

  mengalami ‘heavy dynamic stresses’ spt ban, conveyor belts dll.

  Contoh:

  N-Cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide (CBS)

  Benzothiazyl-2-sulfen morpholide (MBS)

  Benzothiazyl-2-dicyclohexyl sulfenamide (DCBS)

 

  Bahan pencepat THIURAM (cepat) Populer untuk Steam joints, stem hose, hot water 

  bottles,food contactdll,& booster untuk thiazol dan sulfenamida

  Contoh:

  Tetrmetiltiuram disulfida (TMTD)

  Tetrametiltiuram monosulfida (TMTM)   

  Tetraetiltiuram disulfida (TETD)

Bahan pencepat DITIOKARBAMAT(ultra cepat)

Bisa untuk low temp cured(115-125C)

shg (ZDC) bisa untuk warna organik, putih,

transparan, adesif,& untuk barang lateks.

 Contoh:

  Zinc diethyldithiocarbamate  (ZDC)

  Zinc dimethyldithiocarbamate  (ZDMC)

  Zinc dibutyldithiocarbamate  (ZDBC)

Bahan pencepat GUANIDINE (sedang)

shg diperlukan untuk barang karet yg tebal. Sulit divulkanisasi dgn udara panas. Sbg

penambahan sebagai secondary accelerator  sangat bagus, terutama dgn MBT atau

MBTS krn dapat memberikan dynamic properties yg bagus.

Contoh:

  Diphenylguanidine (DPG)

  Di-o-tolylguanidine (DOTG)

Formula punya banyak kemungkinan, termasuk kombinasinya yg bersifat sinergis. Yang

berikut hanya sbg gambaran kalau bahan pencepat akan digunakan tunggal:

                                              phr        Sulfur       curing temp.C

  DPG, DOTG                  1,2-2,0    5,0-3,0        140-180

  MBT,MBTS                    0,7-1,0    3,5-2,5        130-160

  CBS, MBS                     0,5-1,5    2,5-1,0        130-160

  TMTD,TETD, TMTM      0,5-2,0    2,0-0,5       110-130

  ZDEC, ZDMC                 0,3-0,5    1,5-0,5         70-110

 BAHAN PENGGIAT

•Bahan pencepat memerlukan aktivator atau bahan penggiat untuk semua jenis karet, 8

 dan yg terpenting adalah ZnO Digunakan antara 3-5 phr, dan tidak mengandung logam

  berat Pb

•Karet neoprene (CR) dapat divulkanisasi dgn logam MgO

•Kompon yg tidak mempunyai Asam Stearat ternyata vulkanisasinya lambat, ini diperoleh

  dari pengalaman dgn karet alam yg punya asam lemak (fatty acid) alami dimana tanpa

  penambahan asam stearat,vulkanisasi masih bisa terjadi.

•Sekarang sudah jadi standar bahwa accelerator harus diaktifkan dgn ZnO dan Asam

  stearat (1-2phr), untuk karet alam, SBR dan banyak karet sintetis lainnya

•Bahan-bahan lain yang mempunyai pH tinggi memberi effek dapatmengaktifkan

  kecepatan vulkanisasi.

Antidegradasi (antioksidan dan antiozonan)

Ikatan rangkap walaupun vital dalam vulkanisasi dgn belerang, tetapi merupakan titik

lemah yg dapat menyebabkan oksidasi oleh oksigen dan ozon.

Karet alam, SBR,BR yg punya banyak ikatan rangkap lebih mudah teroksidasi

dibanding karet yg jenuh spt butil dan EPDM. Karet karena itu harus diprotek dengan

bahan antidegradasi yg secara garis besar dapat dibagi dua:

 

  1. Turunan amina. Antioksidan ini tergolong STAINING,    biasanya anilin dan

      difenilamin karena dapat   ‘memudarkan‘ warna bukan hitam bila diekspos   didalam

      cahaya. Contoh: Phenyl-(alfa,beta)-  naphthylamine spt PAN dan PBN,  Keton-amin 

      kondensat spt Flectol H, Permanax TQ,

      Substitusi p-phenilenediamines spt IPPD,

      Santoflex 13, Permanax 6PPD

2.Turunan fenol. Antioksidan ini tergolong NON-STAINING yang tidak banyak

    mempengaruhi warna vulkanisat.

    Contoh: Substitusi phenol spt Vulkanox DS, Ionol, Permanax SP, Montaclere

    Fenil alkana spt: Vulkanox NKF, Naugawhite, Santowhite 

       ANTIOZONAN: Ozon dapat menyerang karet dalam keadaan teregang, karena itu

       permukaan karet perlu dilindungi. Biasanya parrafin wax yang ditambahkan

       kedalam kompon karet akan keluar kepermukaan vulkanisat shg melindungi dari

       serangan ozon. Karet yg dinamis tidak dapat dilindungi dgn par. Wax karena

       ikatannya dgn permukaan karet tidak kuat. 

       Untuk karet yg dinamis spt ban, perlu dilindungi dgn microcrystalline wax

BAHAN PENGISI

 

•Dua golongan besar bahan pengisi:

 

-Bahan pengisi aktif (memperkuat/’reinforcing filler’)

  Akan meningkatkan: kekerasan,ketahanan sobek, ketahanan kikis tegangan putus dari

  vulkanisat.

  Penguatan sangat ditentukan oleh UKURAN, BENTUK PERMUKAAN dan BENTUK 

  BUTIR/PARTIKEL

  Contoh: Carbon black, silika, Al silikat, Mg silikat dll.

 

-Bahan pengisi non aktif

  (tidak memperkuat non-Reinforcing   filler)

  Hanya Akan menambah kekerasan, kekakuan, tetapi sifat-sifat  lain akan berkurang.

  Harganya   relatif lebih murah dibanding yang bahan pengisi   aktif.

  contoh: Kaolin Clay, Kalsium karbonat,, Mg karbonat, Barium   Sulfat dll

RUBBER PROCESS OIL

 

Ada 3 tipe utama RPO yg berasal dari minyak bumi:

–Parafinik, MOLEKUL YG DOMiNAN ADALAH PARAFINIK, yg sangat stabil, 

  gunakan untuk vulkanisat bewarna atau putih, senyawa bersifat non polar shg

  lebih cocok untuk karet yg non polar spt EPDM

–Naftenik, MOLEKUL DOMINAN NAFTENIK, Hidrokarbon siklik, tetapi flash 

  point lebih rendah dibanding parafinik

–Aromatik, tidak begitu stabil, warnanya gelap, low flash point, dan tidak cocok

  digunakan untuk mixing pada temperatur yang tinggi, dan digunakan untuk

  campuran karet yg bewarna gelap. Senyawa bersifat polar, shg lebih cocok

  untuk karet yg polar

 

PLASTISIZER UNTUK KARET POLAR & KEGUNAAN 

      KHUSUS

 

•PLASTISiZER ESTER DIGUNAKAN UNTUK KARET spt NITRIL,

  POLYCHLOROPRENE, CHLOROSULFONATED POLYETHYLENE.

•KONSENTRASI RENDAH DPT DIGUNAKAN UNTUK KARET CHLORINATED POLY 

  ETHYLENE, EPICHLOROHYDRINE, POLIAKRILAT & FLUOROCARBON

JENIS ESTER :

PHTHALATES: spt DI-N-BUTILFTALAT(DBP), DIOKTILFTALAT (DOP),

LOW TEMP PLAST spt :DI-N-BUTYL SEBACATE (DBS),

DIDIOKTILSEBAKAT (DOS)

HIGH TEMP. PLASTISIZER: spt  DTDP, DUP, TOT

ANTI API: spt TRITOLILFOSFAT (TTP), 

                         TRIXYLYLFOSFAT  (TXP)

BLOWING AGENT

NN’DINITROSOPENTAMETILENTETRAMIN (DNPT) contoh   vulkacelBN94 memberikan

  gas 230ml/g

AZODIKARBONAMIDA (ADC), contoh: porofor ADC, Genitron AC , 230ml/g

Benzen sulfonil hidrazida (BSH), contoh: Genitron BSH, Porofor BSH, gas 130ml/g

RETARDER (PENAHAN SCORCH)

SENYAWA YG BERSIFAT ASAM DAPAT MENGAKIBATKAN TERTUNDANYA PROSES 

VULKANISASI.contoh:  PVI,

LAIN-LAIN:

NBR DAPAT DIPERKERAS DGN PVC, RESIN BIASA DIGUNAKAN dapat MENINGKATKAN 

KEKERASAN SBR dan KARET ALAM

ODORANT juga kadang2  ditambahkan

ANTI SERANGGA:kadang-kadang perlu   DITAMBAHKAN  AGAR KABEL DLL   TIDAK 

DIGIGIT SERANGGA

ANTIMIKROBA: juga dapat ditambahkan terutama   untuk karet di ruangan hospital

PENGUAT IKATAN KARET FILLER SPT SILIKA :   dpt ditambah coupling agent, spt 

viniltrietoksisilane