Laporan praktikum rheologi membahas pengaruh suhu terhadap reaksi vulkanisasi karet menggunakan rheometer. Terdapat tiga variasi suhu yaitu 1400C, 1500C, dan 1600C. Data viskositas karet pada setiap suhu diukur menggunakan rheometer dan dianalisis untuk mengetahui suhu mana yang paling optimal.
Laporan praktikum rheologi jurusan teknik pengolahan karet dan plastik Politeknik ATK Yogyakarta
1. LAPORAN PRAKTIKUM UOP MODUL RHEOLOGI
Yuli Farhana Bilgis - 1903064
Teknologi Pengolahan Karet dan Plastik Kelas A, Politeknik Negeri ATK Yogyakarta, Bantul,
Indonesia. E-mail : farhanabilgis@gmail.com
Abstrak
Rheologi adalah studi mengenai aliran materi, terutama ketika dalam kondisi cair. Namun
juga benda padat dan semi padat ketika respon yang ditunjukkan berupa alira plastis dan bukan
deformasi secara elastis ketika gaya diaplikasikan. Rheologi erat kaitannya dengan viskositas.
Rheometer digunakan untuk menguji hasil kematangan karet. Viskositas adalah ukuran yang
menyatakan kekentalan suatu fluida yang menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida.
Faktor yang mempengaruhi viskositas ialah suhu, kosentrasi larutan, berat molekul terlarut, dan
tekanan. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada kompon, semakin cepat vulkanisasi terjadi
dan ikatan silang terbentuk semakin banyak. Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah
moving die rheometer yang terhubung dengan software RhMofo, dengan bahannya adalah
kompon karet. Langkah yang dilakukan adalah uji rheometer dan pengambilan data dari software
RhMoFo. Tujuan praktikum rheology ini adalah mengetahui pengaruh variabel suhu terhadap
reaksi vulkanisasi karet, memahami data yang diperoleh pada alat uji rheometer. Menghitung
kinetika reaksi vulkanisasi karet. Melalui praktikum rheology ini, kita mampu memahami
bagaimana pembacaan, pemahaman variable suhu dari rheometer mengetahui alat dan bahan
yang digunakan selama praktikum. Berdasarkan data yang didapatkan SSE total yang diperoleh
adalah #NUM, lalu data yang didapatkan pada masing masing suhu yakni, pada suhu 1600
C yaitu
Ts= 42 ; ML= 1.3536 ; MH= 5.4189; k= 2 ; n = 4; SSE= 28.64147881. Pada suhu 1500
C, Ts= 52;
MH = 6.13935; ML= 1.3935; k= 2 ; n= 4; SSE= 35,81225549. Pada suhu 1400
C Ts= 69; MH =
6,4555; ML= 1.706; k= 2 ; n= 4.000008; SSE= #NUM. Dengan nilai k dan n hasil dari
penentuan angka secara mandiri, maka dapat dituliskan nilai k sebesar 2 dan nilai n sebesar 4.
Dari hasil perhitungan, nilai alfa 1, alfa 2 dan SSE yang diperoleh terdapat data yang tidak
ditemui hasilnya, yakni dengan hasil #NUM. Data yang diperoleh dari rheometer dapat
2. dibandingkan untuk mengetahui suhu mana yang paling maksimal untuk mendapatkan kompon
karet sesuai krieteria yang diharapkan.
Kata Kunci : Rheologi,Viskositas, Rheometer, Variabel Suhu dan Kinetika Reaksi
1. Pendahuluan
Rheologi adalah studi mengenai aliran
materi, terutama ketika dalam kondisi cair.
Namun juga benda padat dan semi padat
ketika respon yang ditunjukkan berupa alira
plastis dan bukan deformasi secara elastis
ketika gaya diaplikasikan. Rheologi erat
kaitannya dengan viskositas.
Istilah rheology, berasal dari bahasa
Yunani, rheo (mengalir) dan logo (ilmu),
diusulkan oleh Bingham & Crawford (
seperti dilaporkan oleh Fischer) untuk
menggambarkan aliran- aliran cairan dan
deformasi dari padatan. Viskositas adalah
suatu atasan tentang tahanan dari suatu
cairan untuk mengalir, semakin tinggi
viskositas, semakin besar tahanan tersebut
(Sinko,2011).
Beberapa tahun terakhir, prinsip dasar
rheology telah digunakan dalam
penyelidikan cat, rmasi, tinta dan berbagai
adonan bahan untuk pembuatan jalan
,kosmetik produk, dan lain lain.
Penyelidikan viskositas dari cairan sejati,
larutan dan system koloid baik yang encer
maupun yang kental jauh lebih bersifat
praktis daripada bernilai teoritis. (Anonim,
2013)
Rheometer berfungsi untuk menguji
sifat polimer pada saat karet sesudah atau
sebelum dan selama karet tersebut dipakai.
Rheometer digunakan untuk menguji hasil
kematangan karet dan utk mengetahui
kecepatan vulkanisasi karet. Dan juga
merupakan pengembangan fungsi dari
viscometer yang menguji sifat polimer karet
saat sebelum dipakai.Selain itu rheometer
merupakan salah satu teknlogi yang sudah
dirancang untuk melakukan pengujian karet
silikon, salah satu jenis rubber testing
equipment ini dapat pula melakukan uji
vulkanisme (cure) pada compound karet
serta dapat pula menguji elastisitas dan torsi
pada karet.
Tentunya dari pengujian yang telah
dihasilkan rheometer akan didapatkan data
yang dapat dijadikan tolak ukur untuk
memilih atau menggunakan karet yang
berkualitas.
Viskositas adalah ukuran yang
menyatakan kekentalan suatu fluida yang
menyatakan besar kecilnya gesekan dalam
fluida.Semakin besar viskositas fluida,
3. maka semakin sulit suatu fluida untuk
mengalir dan juga menunjukan semakin
sulit suatu benda bergerak dalam fluida
tersebut (Ariyanti dan Agus, 2010).
Kekentalan merupakan sifat cairan
yang berhubungan dengan hambatan untuk
mengalir.Beberapa cairan ada yang dapat
mengalir dengan cepat namun ada yang
mengalir secara lambat.Fluida yang
mengalir lambat seperti gliserin, madu dan
minyak atso, ini dikarenkan mempunyai
viskositas besar. Jadi viskositas menentukan
kecepatan mengalirnya cairan (Halliday dan
Resnick, 2000)
2. Metode
Persiapan Alat, alat yang
digunakan dalam praktikum rheologi adalah
Moving Die Rheometer (MDR) dan alat
tulis
Persiapan Bahan, bahan yang
digunakan dalam praktikum rheology
adalah kompon karet
Percobaan : Tahap pertama
menguji rheometer. Pertama, meletakkan
sampel kompon pada alat uji rheometer.
Lalu, menghidupkan alat uji rheometer.
Kemudian menghidupkan software
RhMofo. Selanjutnya menyetting suhu dan
waktu sesuai petunjuk. (pemakaian
rheometer harus dalam pengawasan
asisten/staf workshop karet). Mengulangi
langkah-langkah diatas untuk suhu yang
berbeda.
Tahap kedua, pengambilan data.
Jangan mematikan/tutup software RhMoFo.
Menuliskan tiap titik koordinat disepanjang
kurva dari ML sampai dengan MH sebagai
laporan sementara. menuliskan data dalam
laporan sementara. Kemudian, mencetak
hasil uji rheometer.
Skema Kerja
Pertama, menguji rheometer
Kedua, pengambilan data
Meletakkan sampel kompon
pada alat uji rheometer
Menghidupkan software
RhMofo
Menyetting suhu dan waktu
sesuai petunjuk.
Mengulangi langkah-langkah
diatas untuk suhu yang berbeda.
Menghidupkan alat uji
rheometer
Jangan mematikan/tutup
software RhMoFo.
4. Pengolahan Data, dalam praktikum
rheology ini, data yang dilampirkan dapat
dihitung dengan rumus, sebagai berikut :
Dengan :
ML = least torque
MH = High torque
k dan n adalah nilai dari hasil tebakan
Ts= Waktu dari torsi minimu
3. Hasil dan Pembahasan
Pada praktikum kali ini yaitu
pengujian kompon karet dengan alat uji
Moving Die Rheometer dengan tiga variasi
suhu, yakni suhu 1400
C, 1500
C dan 1600
C.
dengan waktu masing-masing Tujuannya
yakni, mengetahui pengaruh variabel suhu
terhadap reaksi vulkanisasi karet,
memahami data yang diperoleh pada alat uji
rheometer. Serta menghitung kinetika reaksi
vulkanisasi karet.
Data yang terlampir untuk data
pengamatan, sebagai berikut :
M
t
(detik)
T
140°C
T
150°C
T
160°C
1 6.4555 6.1356 5.4189
2 5.5489 4.997 4.3413
3 5.5489 4.997 4.3413
4 4.9103 4.2672 3.6799
5 4.9103 4.2672 3.6799
6 4.4314 3.7597 3.2181
7 4.4314 3.7597 3.2181
8 4.0551 3.372 2.8703
9 4.0551 3.372 2.8703
10 3.7529 3.0641 2.6023
11 3.7529 3.0641 2.6023
12 3.4906 2.8246 2.3913
13 3.291 2.6137 2.2032
14 3.291 2.6137 2.2032
15 3.1086 2.4483 2.0663
16 3.1086 2.4483 2.0663
17 2.9546 2.2887 1.9295
18 2.9546 2.2887 1.9295
19 2.8178 2.1632 1.8154
Mencetak hasil uji rheometer.
Mencatat data yang
diperoleh
14. 560 3.616 3.811 3.9194
561 3.616 3.811 3.9194
562 3.616 3.8053 3.9194
563 3.616 3.8053 3.9251
564 3.616 3.8053 3.9251
565 3.616 3.811 3.9251
566 3.616 3.811 3.9251
567 3.616 3.811 3.9251
568 3.6217 3.8167 3.9251
569 3.6217 3.8167 3.9365
570 3.6217 3.8167 3.9365
571 3.6217 3.8167 3.9365
572 3.6217 3.8167 3.9365
573 3.6217 3.8167 3.9365
574 3.6217 3.8218 3.9475
575 3.6217 3.8218 3.9479
576 3.6217 3.8218 3.9479
577 3.6217 3.8218 3.9479
578 3.6217 3.8338 3.9479
579 3.6217 3.8338 3.9479
580 3.6217 3.8338 3.9479
581 3.6331 3.8338 3.9479
582 3.6331 3.8338 3.9479
583 3.6331 3.8338 3.9479
584 3.6331 3.8396 3.9536
585 3.6331 3.8396 3.9536
586 3.6331 3.8396 3.9536
587 3.6331 3.8396 3.9536
588 3.6331 3.8396 3.9593
589 3.6331 3.8396 3.9593
590 3.6331 3.8396 3.9593
591 3.6331 3.8396 3.965
592 3.6388 3.8396 3.965
593 3.6388 3.8567 3.965
594 3.6388 3.8567 3.9707
595 3.6388 3.8567 3.9707
596 3.6446 3.8567 3.9707
597 3.6446 3.8567 3.965
598 3.6446 3.8567 3.965
599 3.6446 3.851 3.965
600 3.6446 3.851 3.9707
*Perhitungan pada Microsoft Excel
Terlampir
Data diatas adalah data yang sudah
disediakan. Lalu, melakukan perhitungan
dengan rumus yang berlaku dengan bantuan
Microsoft Excel. Pertama, Menghitung alfa
1 dan alfa 2 pada tiap-tiap waktu. Karena
data pada nilai k dan nilai n tidak ditentukan
secara valid, maka dapat diisi dengan k=2
dan n=4. Selanjutnya, mencari nilai Sum
Square Error (SSE) . Setelah data
ditemukan semua, lalu dapat diproses solve.
Jika menu solve belum diaktifkan, maka
diaktifkan terlebih dahulu. Setelah itu,
memasukkan SSE total ke target cell lalu
memasukkan nilai k dan n dalam kolom
changing cell. Lalu, menekan solver.
Setelah proses solver selesai, data pada nilai
15. k dan n terdapat perubahan secara otomatis.
Perubahan tersebut terjadi di berbagai
variasi suhu 1400
C, 1500
C dan 1600
C.
Hasil alfa 1, alfa 2 dan SSE yang
diperoleh ada beberapa yang tidak dapat
ditemui hasilnya sepert pada excel
menampilkan hasil #NUM.
Berdasarkan ketiga grafik di atas
diketahui bahwa terdapat tahapan pada
proses pematangan kompon karet yaitu fase
pemrosesan, fase curing, dan indikasi
karakteristik dari kompon karet. Pada grafik
yang mengalami penurunan
menggambarkan bahwa kompon mendapat
perlakuan panas sehingga kompon melunak
dan viskositasnya menurun, serta nilai torsi
menurun juga.
Pada fase curing, nilai torsi
mengalami kenaikan dari nilai torsi
sebelumnya. Dikarenakan pada fase ini,
ikatan silang pada kompon karet mulai
terbentuk sehingga mengakibatkan nilai
viskositas semakin tinggi. Fase ketiga yaitu
karakteristik atau sifat fisis dari kompon.
Pada pengujian kompon dengan
suhu 140°C dengan waktu 10 menit pada
kurva menunjukkan adanya penurunan nilai
viskositas yang berarti ikatan silang mulai
terbentuk antara sulfur dengan rantai
polimer karet. Kompon yang digunakan
menghasilkan grafik yang dilihat pada
aplikasi RhMofo. Viskositas rendah tersebut
pada awalnya ditandai dengan kurva yang
mengalami kenaikan, karena kompon tidak
menyerap panas dari lingkungan dengan
cukup. Namun setelah beberapa saat,
kompon dapat menyerap panas sehingga
akan diperoleh torsi minimum (ML).
vulkanisasi adalah proses dimana kompon
karet mengalami ikat an pembentukan
ikatan silang (cross linking). Semakin
y = 0.0019x + 2.7179
R² = 0.2873
y = 0.0026x + 2.5202
R² = 0.4632
y = 0.0031x + 2.3509
R² = 0.6772
0
1
2
3
4
5
6
7
0 200 400 600 800
AxisTitle
T 140°C
T 150°C
T 160°C
Linear (T 140°C)
Linear (T 150°C)
Linear (T 160°C)
y = 0.0019x + 2.7179
R² = 0.2873
0
2
4
6
8
0 200 400 600 800
t(detik)
M
T 140ᵒC
Grafik hubungan ketiga jenis suhu dengan
waktu
16. y = 0.0031x + 2.3509
R² = 0.6772
0
2
4
6
0 200 400 600 800
t(detik)
M
T 160ᵒC
bertambahnya waktu, nilai torsi meningkat
secara perlahan. Hal ini menunjukkan
terjadinya proses curing dimulai. Nilai torsi
akan terus naik sampai tidak ada lagi
kenaikan yang signifikan karena pada titik
ini kompon telah mengalami vulkanisasi
secara maksimal.
Nilai pada suhu 140°C, pada 1 sekon
pertama, nilai torsi sebesar 6,4555 kg/cm.
Setelah mengalami pemanasan, nilai torsi
menurun hingga 1,706 kg/cm pada detik ke-
69. Hal itu menunjukkan bahwa kompon
melunak hingga titik terlunak sebelum
mengalami ikatan silang pada kompon
terbentuk. Setelah mendapatkan panas
dengan suhu 140°C selama 1 menit 10
detik., nilai torsi mulai naik secara perlahan
dan perubahannya mulai konstan. Setelah
mendapatkan panas terus-menerus, maka
ikatan silang yang terbentuk akan semakin
banyak, sampai mencapai titik maksimum
kembali yakni pada detik ke 152 dengan
nilai torsi 3,6674 kg/cm.
Nilai pada suhu 150°C pada 1 sekon
pertama, nilai torsi sebesar 6,1356 kg/cm.
Setelah mengalami pemanasan, nilai torsi
menurun hingga pada titik terendah yaitu
1,3935 kg/cm pada detik ke-52. Hal itu
menunjukkan bahwa kompon melunak
hingga titik terlunak sebelum mengalami
ikatan silang pada kompon terbentuk.
Setelah mendapatkan panas dengan suhu
150°C selama 52 detik, grafik menunjukkan
nilai torsi yang semakin naik secara
perlahan.
Nilai pada suhu 160°C pada 1 sekon
pertama, nilai torsi sebesar 5,4189 kg/cm.
Setelah mengalami pemanasan, nilai torsi
menurun hingga pada titik terendah yaitu
1,3536 kg/cm pada detik ke-42. Setelah 52
detik, grafik menunjukkan nilai torsi yang
semakin naik secara perlahan.
Pada fase pemrosesan, grafik
menurun dikarenakan adanya proses
y = 0.0026x + 2.5202
R² = 0.4632
0
2
4
6
8
0 200 400 600 800
t(detik)
M
T 150ᵒC
17. mastikasi kompon karet. Sehingga, pada
viskositas dan torsi menurun sesuai waktu
berjalan. Sehingga diketahui nilai ML dan
Ts dari fase ini.
Fase curing, grafik mulai naik
karena adnya peningkatan torsi dan
viskositas. Proses ini menggambarkan
kompon karet mulai tervulkanisasi karena
adanya ikatan silang karet dengan bahan
aditif
Pada fase karakteristik atau sifat
fisis dari kompon, menunjukkan mengenai
kondisi akhir dari cross linking, kualitas
polimer yang digunakan, filler, serta proses
komponding yang dilakukan.
Semakin tinggi suhu pemanasan,
maka juga akan berpengaruh pada jumlah
ikatan silang yang terbentuk sehingga pada
nilai torsi juga mengalami perbedaan nilai.
Filler berpengaruh pada kompon
karet, karena akan mempengaruhi waktu
pada vulkanisasi dan karakteristik dari hasil
vulkanisat yang diperoleh. Semakin kecil
ukuran partikel filler, maka akan semakin
kuat karakteristiknya, dan sebaliknya.
Semakin besar ukuran partikelnya maka
akan semakin buruk karakteristiknya.
Menurut Ariyanti dan Agus, (2010),
Semakin besar viskositas fluida, maka
semakin sulit suatu fluida untuk mengalir
dan juga menunjukan semakin sulit suatu
benda bergerak dalam fluida tersebut. Hal
ini dikarenakan karena adanya gerakan
partikel-partikel cairan yang semakin
lambat apabila suhu diturunkan dan
meningkatkan kekentalannya. Jadi
viskositas berbanding terbalik dengan suhu.
Jika suhu naik maka viskositas akan turun,
dan begitu sebaliknya.
Faktor yang mempengaruhi
viskositas ialah suhu, kosentrasi larutan,
berat molekul terlarut, dan tekanan.
Berdasarkan perolehan data,
hasilnya sesuai dengan teori dimana suhu
adalah salah satu factor yang dapat
memengaruhi nilai viskositas. Dimana
tergambar pada grafik bahwa semakin
tinggi suhu yang diberikan pada kompon,
semakin cepat vulkanisasi terjadi dan ikatan
silang terbentuk semakin banyak. Dan pada
data yang dihasilkan juga membuktikan
teori dari jurnal Parmin dan Erislah (2016)
bahwa viskositas berbanding terbalik
dengan suhu. Jika suhu naik maka
viskositas akan turun, dan begitu
sebaliknya.
18. 4. Kesimpulan
a) Semakin tinggi suhu yang diberikan
pada kompon, semakin cepat
vulkanisasi terjadi dan ikatan silang
terbentuk semakin banyak.
b) Berdasarkan data yang didapatakan
pada suhu 1600
C yaitu Ts= 42 ; ML=
1.3536 ; MH= 5.4189; k= 3.97442E-
06; n = 3.306115; SSE=
0,024363997 .
Pada suhu 1500
C, Ts= 52; MH =
6.1356; ML= 1.3935; k=
1.960088478; n= 3.871748738;
SSE= 38,58542196
Pada suhu 1400
C Ts= 70; MH =
6,4555; ML= 1.706; k= 8,6991E-07;
n= 3,30594828; SSE= 0,086975334
c). Data yang diperoleh dari rheometer
dapat dibandingkan untuk mengetahui
suhu mana yang paling maksimal
untuk mendapatkan kompon karet
sesuai krieteria yang diharapkan.
5. Referensi
Alaiba, M . Z and Hasyim . A. 1991.
Vulcanization And Crosslinking In
Elastomer Progress In Polimer
Science. Minden : Pinang Malaysia.
Diakses pada 15 November 2020
Anonim. 2013. Viskositas dan
Rheology [online]. Tersedia di
http://ogygoesgiantoro.blogspot.com
/2013/02/viskositas-danrheologi-
a.html?m=1 . Diakses pada 14
Desember 2020
Anonim. Sekilas tentang Rheometer.
Diakses di http:// www.
Rubberresindo.com. Diakses pada
15 November 2020
Ariyanti, E.S. dan Agus, M, 2010,
“Otomasasi Pengukuran Koefisien
Viskositas Zat Cair Menggunkan
Gelombang Ultrasonik,” Jurnal
Neutrino, vol. 2, No. 27 Agustus
2015
Association of Natural Rubber
Producing Countries, Indonesian
Rubber Association (Gapkindo), and
Food and Agriculture Organization
of the United Nations,
https://www.indonesia-
investments.com/id/bisnis/komodita
s/karet/item185?
Halliday dan Resnick, 2000,
“Fisika,” Erlangga, Jakarta Hidayat,
19. B. 2008.Teknik Perawatan,
Pemeliharaan dan Reparasi Sepeda
Motor. Yogyakarta: Absolut
Lumbantoruan1,Parmin dan Erislah
Yulianti. 2016. Pengaruh Suhu
Terhadap Viskositas Minyak
Pelumas (Oli). Volume 13 No.2,
26-34. Fakultas MIPA Universitas
PGRI Palembang.
Sinko, Patrick J. 2011. Formulasi
Fisika dan Ilmu Farmasetika Martin
Edisi 5. EGC : Jakarta
Suliknyo. 2017. Pengembangan
Formula Compound Rubber dalam
Pembuatan Sol Sepatu. Jurnal
Teknik Mesin (JTM). : Vol 06, No.
1 Fakultas Teknik Universitas
Mercubuana Jakarta.