BAB 1.

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .

Sekitar enam ribu ton ban bekas dihasilkan setiap tahun di Eropah

,Amerika dan Jepang Hal ini akan terus meningkat sejalan dengan meningkatnya

industri otomotif dunia .Upaya pemusnahan dengan cara pembakaran yang biasa

dilakukan ternyata menghasilkan dampak polusi yang berbahaya karena

berpengaruh buruk pada kesehatan manusia.(M.Juma ,2006) . Ban-ban bekas

tentunya akan mencemari lingkungan sekitarnya mengingat ban bekas tidak dapat

terurai dengan mudah secara biologis. Oleh karena itu,perlu dilakukan suatu usaha

yang serius untuk menangani dan mengolah limbah ban bekas tersebut agar tidak

menimbulkan masalah terhadap lingkungan. Ada dua cara utama yang dapat

dilakukan terhadap ban-ban bekas yakni : mendaur ulang dan menggunakan

kembali karet ban bekas serta mereklamasi bahan baku karet ( Zhao Shulan

,2009).

Daur ulang ban bekas membutuhkan teknik khusus karena ban bekas

adalah bahan termoset, yang tidak dapat diolah kembali seperti

termoplastik. Pengolahan ban bekas menjadi serbuk ban bekas adalah salah satu

teknik menarik untuk pemanfaatan ban-ban bekas. Salah satu cara yang

menjanjikan dalam 'mendaur ulang' serbuk ban bekas adalah dengan

mencampurkan ke dalam bahan termoplastik untuk mendapatkan bahan

termoplastik elastomer (TPE) dan pilihan sempurna untuk termoplastik adalah

polipropilena (PP) (Shu Ling Zhang,2010). Namun, pendekatan ini mempunyai

keterbatasan karena sifat yang tidak memadai dari campuran yang dihasilkan,

bahkan pada kadar karet rendah. Alasan utama adalah kesulitan dalam

kompatibilisasi dari dua bahan yang berbeda, khususnya jika salah satu komponen

terjadi ikatan silang. Kualitas campuran tergantung pada tingkat pemisahan fasa

dan ukuran partikel dari fasa terdispersi. Ketidaksesuaian yang besar dari kedua

bahan menghasilkan sifat mekanik rendah. Teknik kompatibilisasi sering

digunakan untuk meningkatkan kualitas campuran dan meningkatkan sifat

mekanik. (H.S.Liu,2001) Beberapa contoh bahan Termoplastik Elastomer (TPE),

Universitas Sumatera Utara

seperti Stirene-Butadiena-Rubber (SBR), polybutadiena, dan Etylene Propylene-

Diene-Rubber (EPDM). Jenis plastik yang banyak digunakan untuk membuat TPE

antara lain: Polyethylene (PE), Polyvinylchloride (PVC), dan Polypropylene (PP)

(Nakason, 2006).

Elastomer mempunyai sifat elastis tetapi tak lunak dengan panas

sedangkan termoplastik seperti PP (Polypropylene),mempunyai sifat keras dan

bisa dilunakkan dengan panas. Dengan dilakukan blending elastomer-termoplastik

kedua bahan tersebut akan saling berikat silang (cross-linking) yang akan

menghasilkan produk yang memiliki paduan sifat keduanya yaitu elastis dan bisa

lunak dengan panas.

Polipropilena merupakan jenis bahan baku plastik yang ringan, densitas

0,90 – 0,92, memiliki kekerasan dan kerapuhan yang paling tinggi dan bersifat

kurang stabil terhadap panas dikarenakan adanya hidrogen tersier. Polipropilena

mempunyai sifat kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan daya regangannya

tinggi, kaku dan keras. (Alamika, S, 1983),agar polipropilena tidak keras dan

rapuh maka ditambahkan karet alam atau serbuk ban bekas sebagai filler.

Masalah utama dalam pengembangan campuran polimer adalah menaksir nilai

pencampuran (miscibility). Campuran polimer yang tidak dapat menyatu

(immiscible) disebabkan oleh karena lemahnya kekuatan tarik pada batas fasa,

yang bisa menimbulkan pemisahan fasa (Nakason, 2006).

Penambahan bahan pengisi seperti serbuk ban bekas ke dalam bahan

polipropilena mempunyai manfaat yang tinggi karena kekuatan dan kelenturan

plastik dapat ditingkatkan ,namun permasalahannya adalah serbuk ban bekas

tidak kompatibel dengan polipropilena ,sehingga harus ditambahkan bahan

penyerasi (compatibilizer agent) seperti AM-g-PP atau AM-g-KA . Akan terjadi

interaksi yang baik antara PP dan AM-g-PP disebabkan oleh struktur kimia AM-

g-PP yang juga mengandung gugus propilena sehingga campuran PP/AM-g-PP

lebih serasi.

Dalam pengembangannya bahan termoplastik elastomer harus mencapai

satu kombinasi sifat baik dan processability pada biaya dan sifat mekanis harus

diperhatikan, target utama harus mempertimbangkan satu keuntungan dari sifat

Universitas Sumatera Utara

kekakuan, kekuatan dan lainya. Umumnya serbuk ban bekas digabungkan ke

dalam termoplastik elastomer bertujuan untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik

dan sifat-sifat fisis serta morfologi dan terutama untuk memanfaatkan bahan

limbah ban bekas dan mengurangi kerusakan lingkungan.

Adesi antara serbuk ban bekas dan matrik polimer biasanya sangat lemah

karena adanya struktur ikatan silang pada serbuk ban bekas .Beberapa cara

mengatasinya ialah dengan cara serbuk ban bekas didevulkanisasi atau

devulkanisasi sebahagian dengan metode termomekanik dan termokimia (Shu

Ling Zhang,2009). Salah satu kriteria utama untuk elastomer termoplastik adalah

perpanjangan putus lebih dari 100%. Dalam rangka mencapai target, harus

ditambahkan kompatibiliser pada polipropilena dan serbuk ban bekas dalam

sistem campuran dan untuk lebih meningkatkan adesi antar muka maka bahan PP

,serbuk ban bekas dan bahan kompatibiliser dicampur bersama-sama ( Shu Ling

Zhang,2010).

Umumnya ada dua metode kompatibilisasi yakni : kompatibilisasi secara

fisis dan kompatibilisasi secara kimia.Kompatibilisasi secara fisis yaitu dengan

terlebih dahulu dibuat blok atau grafting kopolimer yang dipilih komponen yang

kompatibel dengan setiap komponen dalam campuran .Kompatibilisasi dapat

menurunkan tegangan antar muka antara dua fase dengan mengurangi ukuran

,morfologi yang stabil dan memberikan adesi yang sangat baik antara fase.

Sementara kompatibilisasi secara kimia adalah berdasarkan pada reaksi kimia

selama proses pencampuran .(T.Laosee,1998)

Limbah ban banyak digunakan sebagai tikar karet, penjaga jalan rel,

bumper pelindung, dan untuk bahan bangunan dan konstruksi (Topcu dan

Sarıdemir, 2008; Turatsinze et al, 2005.). Limbah ban juga dapat digunakan

sebagai bahan kapal pemecah gelombang,bumper dermaga / pelindung, atau

bahkan untuk membangun terumbu buatan dalam industri pertanian laut

(Chapamn dan Clynick, 2006). Ada juga yang digunakan sebagai penahan erosi

.kursi ,tali, ayunan, tempat pot bunga dan lain-lain. Limbah ban dapat digunakan

dalam banyak alternatif daur ulang. Namun, pasar tampaknya lebih kecil

dibandingkan dengan jumlah ban yang dihasilkan setiap tahun. Oleh karena itu

Universitas Sumatera Utara

sangatlah penting untuk mengeksplorasi aplikasi baru ban bekas. (Chitsan

Lin,2008)

Untuk aplikasi yang lebih luas ban-ban bekas diolah dalam bentuk serbuk

sehingga dapat digunakan sebagai bahan pengisi (filler) dan anti degradasi dalam

kompon (Long,1985;dalam Ramadan) dan dapat diaplikasikan sebagai

pengolahan energi,material untuk teknik sipil ,roofing,lapangan olahraga (Turf)

,tempat bermain anak-anak. (Rachel Simon,2010).

Secara luas penelitian tentang bahan TPE antara serbuk ban bekas dan

polipropilena serta beberapa aplikasinya dapat dirujuk dari hasil riset terbaru

seperti ( Shu Ling Zhang,2010) ,yang meneliti sifat mekanik dari serbuk ban

bekas dengan Polipropilena ,sebagai bahan kompatibiliser digunakan SEBS-g-MA

dicampur dengan bitumen .Kekuatan tarik menurun dengan peningkatan jumlah

SEBS-g-MA,perpanjangan putus meningkat dengan peningkatan SEBS-g-MA.

( Shu Ling Zhang,2009) Meneliti campuran serbuk ban bekas/PP/Bitumen dengan

bahan kompatibiliser styrene-ethylene-butylene-styrene grafting maleic anhydride

(SEBS-g-MA) dan Maleic anhydride-grafting ethylene-propylene-diene monomer

(EPDM-g-MA). Diperoleh ada pengaruh bitumen dan kompatibiliser terhadap

sifat-sifat mekanik ,Sifat –sifat mekanik ,termal dan reologi tergantung pada

jumlah bitumen dan kompatibiliser yang digunakan.

Dari preparasi polipropilena (PP)/serbuk ban bekas dengan penambahan

dicumil peroksida (DCP) dan N, N’-m-phenylenebismaleimide (HVA-2)

diperoleh kekuatan tarik ,ketahanan swelling,morphology dan sifat-sifat termal

yang baik . Dengan penambahan DCP dan HVA-2 dapat memperbaiki ketahanan

swelling dan terjadi adesi antar muka antara matrik PP dan serbuk ban bekas.

Terjadi stabilitas termal dari PP/serbuk ban bekas /HVA-2 dengan bantuan

kopolimer antara serbuk ban bekas dan matrik PP (M.Awang ,2008).

Pencampuran antara PP/karet vulkanisasi dengan menambahkan

kompatibiliser SBES dan SEBS-g-MA menunjukkan adesi yang sangat baik

antara matrik dan fase disperse (T.Laosee,1998). (Ismail and Suryadiansyah,

2002b )melakukan percobaan dengan mencampur PP/Serbuk ban bekas yang

menunjukkan bahwa terjadi interaksi antarmuka antara PP/Serbuk ban bekas

Universitas Sumatera Utara

dengan penambahan dicumyl peroksida (DCP) ,trans polioktilena rubber (TOR)

bersama sulfur dan N,N’ -m-fenilenabisamlemida (HVA-2) sehingga

meningkatkan keseluruhan morfologi, sifat-sifat mekanik, ketahanan swelling dan

sifat-sifat termal campuran.

(S.-H. Zhu, C. Tzoganakis,2010) melakukan penelitian tentang preparasi

dari polipropilena (PP) dan serbuk ban bekas dengan agen penguat antarmuka

yakni degraded PP, hydrosilylated PP dan hydrosilylated PP grafting dengan karet

styrene butadiene. Dari penggabungan agen antarmuka diperoleh kemajuan

sifat-sifat mekanik dari TPVs dan ukuran partikel karet dibuat konstan.

Menurut ( Yang et al,2004 dalam Zhao Shulan ,2009) adanya

kemungkinan menggunakan komposit ban bekas yang diperkuat dengan batang

padi sebagai bahan bangunan, yang menunjukkan bahwa papan komposit tersebut

dapat digunakan sebagai satu pengganti untuk papan penyekat dan bahan flexural

lain dalam konstruksi. Serbuk ban bekas dapat dipakai pada lapangan balap yang

dapat meningkatkan kekenyalan jalur balapan, mengurangi resiko luka-luka pada

kuda sehubungan dengan kekerasan pada arena balapan . ( Zhao Shulan ,2009) .

( Nongnard Sunthonpagasit, Michael R. Duffey,2003) Telah meneliti

serbuk ban bekas dan menyatakan bahwa dengan ukuran serbuk ban bekas ¼”-20

mesh adalah baik digunakan untuk aplikasi dalam bidang olah raga ,keset kaki

,tanah berumput ,bahan untuk tempat bermain . Serbuk ban bekas dengan ukuran

40-80 mesh sangat berpotensial untuk menghasilkan komposit yang baik dengan

proses pencetakan .

Penelitian terhadap pengaruh efek serbuk ban bekas terhadap kekenyalan,

memakai toleransi, gelindingan bola dan pantulan bola pada hamparan rumput

Groenevelt & Grunthal (1998) menunjukkan dengan serbuk ban bekas 10~20%

kekerasan permukaan yang secara signifikan berkurang pada hamparan rumput

tempat olah raga. Serbuk ban bekas ini bisa mengubah karakteristik permukaan

dan meningkatkan toleransi pemakaian lapangan berumput yang dikembangkan

pada lalu lintas, dan serbuk ban bekas dengan ukuran kecil lebih efektif.(Zhao

Shulan,2009)

Pada penelitian ini digunakan polipropilena dikarenakan polimer ini

Universitas Sumatera Utara

mudah diproses. titik leleh relatif tinggi 180°C, densitas rendah dan termasuk

kelompok yang paling ringan diantara bahan polimer, tahan korosi, penghantar

panas dan listriknya rendah, biaya prosesnya relatif murah, mudah diperoleh di

pasaran, ramah lingkungan serta dapat didaur ulang.

Dari hasil keterangan di atas dapat disimpulkan bahwa untuk mendapatkan

bahan TPE antara serbuk ban bekas dan polipropilena yang baik dimana kedua

bahan mempunyai sifat kepolaran yang berbeda harus ditambahkan bahan

kompatibiliser seperti anhidrida maleat polipropilena dan anhidrida maleat karet

alam serta dengan cara memperkecil ukuran serbuk ban bekas .

1.2.Permasalahan Dasar.

Serbuk ban bekas yang berasal dari limbah-limbah ban yang telah dibuang

dengan komposisi dan ukuran partikel yang berbeda dicampur dengan bahan

matrik polipropilena. Antara serbuk ban bekas dan polipropilena mempunyai sifat

kepolaran yang berbeda sehingga dapat mengurangi terjadinya adesi antara kedua

bahan sehingga melemahkan bahan TPE. Serbuk ban bekas yang digunakan

sebagai filler pada Termoplastik Elastomer (TPE) dimana adesi antara ban bekas

dan matrik polimer biasanya sangat lemah ,karena adanya struktur ikatan silang

pada ban bekas. Hal lain adalah disebabkan oleh perbedaan kepolaran bahan-

bahan tersebut dimana ban bekas merupakan bahan yang bersifat hidrofobik.

Untuk meningkatkan adesi antara matrik dan bahan pengisi dapat

dilakukan dengan :

1.Mengolah ban bekas menjadi serbuk ban bekas

2.Ukuran serbuk ban bekas harus sangat kecil sehingga interfacial dapat maksimal

3.Melakukan devulkanisasi terhadap serbuk ban bekas.

4.Penambahan bahan penyerasi (Compatibilizer agent) anhidrida maleat grafted

polipropilena (AM-g-PP) dan anhidrida maleat grafted karet alam (AM-g-KA)

5.Penambahan Kompon Karet alam SIR-20.

Penambahan anhidrida maleat grafted polipropilena, anhidrida maleat grafted

karet alam dan kompon SIR-20 diharapkan akan menghasilkan komposit yang

serasi dan diharapkan akan merubah karakteristik tegangan permukaan dan sifat

Universitas Sumatera Utara

kimia karet alam dan serbuk ban bekas. Penggunaan kompatibiliser anhidrida

maleat (MA) yang di-graft ke molekul KA pada campuran maleat karet alam

(MKA)/PP dapat memperkecil ukuran partikel KA yang terdistribusi dalam

matriks PP, sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik campuran . Selanjutnya

serbuk ban bekas / polipropilena dan bahan kompatibiliser dicampur pada

internal mixer sebagai bahan termoplastik elastomer yang diharapkan dapat

digunakan sebagai bahan teknik otomotif (bumper,pembuang lumpur ) dan

pemanfaatan ban bekas dapat mengurangi limbah yang membahayakan

lingkungan.

1.3.Rumusan Masalah.

Dari latar belakang masalah yang telah diuraikan diatas, maka rumusan

masalah dalam penelitian ini adalah :

1.Bagaimana preparasi dan karakteristik AM-g-KA.

2.Bagaimana prosedur optimum proses penyediaan TPE berbasis serbuk ban

bekas ,kompon SIR-20,dan PP dengan AM-g-PP dan AM-g-KA .

3.Bagaimana peranan AM-g-PP dan AM-g-KA pada proses kompatibilisasi TPE

berbasis serbuk ban bekas ,kompon SIR-20 dan PP.

4.Bagaimana karakteristik sifat mekanis,morfologi,sifat kristal,sifat termal TPE

berbasis serbuk ban bekas ,kompon SIR-20 dan PP.

1.4.Tujuan Penelitian

1.Untuk mengetahui preparasi dan karakteristik AM-g-KA dibandingkan dengan

AM-g-PP komersial.

2.Untuk mengetahui prosedur optimum proses penyediaan TPE berbasis serbuk

ban bekas ,kompon SIR-20,dan PP dengan AM-g-PP dan AM-g-KA .

3.Untuk mengetahui peranan AM-g-PP dan AM-g-KA pada proses

kompatibilisasi TPE berbasis serbuk ban bekas ,kompon SIR-20 dan PP.

4.Untuk mengetahui karakteristik sifat mekanis,morfologi,sifat kristal,sifat termal

TPE berbasis serbuk ban bekas ,kompon SIR-20 dan PP

Universitas Sumatera Utara

1.5.Hipotesis Penelitian.

Pada penelitian ini akan dilakukan pencampuran polipropilena dengan

serbuk ban bekas dan bahan kompon SIR-20 sebagai bahan pengisi. Serbuk ban

bekas berukuran 60 mesh dan 1mm. Dengan dilakukannya proses devulkanisasi

terhadap serbuk ban bekas yaitu dengan penambahan dikumil peroksida

diharapkan tidak terjadi ikatan silang sehingga antara serbuk ban bekas dan

polipropilena akan lebih saling mengikat . Karet alam akan dibuat dalam bentuk

kompon yang diharapkan akan lebih mempermudah pelekatan antara karet alam

dan matrik polimer sehingga akan diperoleh bahan TPE yang lebih baik.

Sifat kepolaran serbuk ban bekas dan polipropilena berbeda ,sehingga

ikatan antar muka dari serbuk ban bekas dan polipropilena sangat lemah maka

dengan penambahan bahan kompatibiliser AM-g-PP maupun AM-g-KA

diharapkan akan meningkatkan kompatibilisasi antara bahan pengisi dan matrik

polimer ,hal ini dapat dilihat dari hasil karakterisasi komposit.

1.6. Manfaat Penelitian .

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat yang besar

bagi dunia industri dan ilmu pengetahuan ,sebagai berikut :

1.Hasil dari disertasi ini adalah komposit termoplastik polipropilena yang

diperkuat dengan serbuk ban bekas dan karet alam yang dapat digunakan

sebagai bahan teknik otomotif (bumper,pembuang lumpur).

2.Memberikan nilai tambah terhadap ban-ban bekas dan dapat mengurangi limbah

ban-ban bekas yang semakin banyak mencemari lingkungan

Universitas Sumatera Utara