TEKNOLOGI VULKANISASI Oleh : Dr. Suharto Honggokusumo ISTILAH VULKANISASI DISEBUT JUGA “CURE” MERUBAH MOLEKUL KARET YANG PANJANG SALING MENGAIT MENJADI STRUKTURAL 3 DIMENSI MELALUI PEMBENTUKAN IKATAN SILANG.
Download ReportTranscript TEKNOLOGI VULKANISASI Oleh : Dr. Suharto Honggokusumo ISTILAH VULKANISASI DISEBUT JUGA “CURE” MERUBAH MOLEKUL KARET YANG PANJANG SALING MENGAIT MENJADI STRUKTURAL 3 DIMENSI MELALUI PEMBENTUKAN IKATAN SILANG.
TEKNOLOGI VULKANISASI Oleh : Dr. Suharto Honggokusumo ISTILAH VULKANISASI DISEBUT JUGA “CURE” MERUBAH MOLEKUL KARET YANG PANJANG SALING MENGAIT MENJADI STRUKTURAL 3 DIMENSI MELALUI PEMBENTUKAN IKATAN SILANG (CROSS LINKING) SECARA KIMIA. BAHAN PEMVULKANISASI (CURING AGENT) BAHAN YANG DAPAT BEREAKSI DENGAN GUGUS AKTIF PADA MOLEKUL KARET UNTUK MEMBENTUK IKATAN SILANG ANTARA MOLEKUL. ISTILAH BELERANG DONOR BELERANG: TMTD, DTDM OKSIDA LOGAM : ZnO PEROKSIDA : DICUMYL PEROXIDE FENOL : FENOL METILOL PENCEPAT (ACCELERATOR) BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN BERSAMA BELERANG UNTUK MEMPERCEPAT PROSES VULKANISASI. ISTILAH PENGGIAT (ACTIVATOR) BAHAN YANG DITAMBAHKAN KE DALAM SISTEM VULKANISASI DENGAN PENCEPAT UNTUK MENINGKATKAN PERCEPATAN. DALAM SISTEM VULKANISASI BELERANG : ZnO DAN ASAM STEARAT PENGHAMBAT/PELAMBAT (RETARDER) BAHAN KIMIA YANG DIGUNAKAN UNTUK MENGHINDARI VULKANISASI YANG PREMATUR CONTOH : PREVULCANIZATION INHIBITOR (PVI) N-(CYCLOHEXYLTHIO)PHTHALIMIDE PERKEMBANGAN PROSES VULKANISASI BELERANG WAKTU VULKANISASI FORMULA 1. KARET ALAM BELERANG 100 8 5 JAM 2. KARET ALAM BELERANG ZnO 100 8 5 3 JAM 3. KARET ALAM BELERANG ZnO THIOKARBANILID 100 6 5 2 2 JAM 4. KARET ALAM BELERANG ZnO MBT ASAM STEARAT 100 3 5 1 1 3 JAM PERKEMBANGAN SISTEM VULKANISASI SEJARAH VULKANISASI DENGAN SULFUR RUMUS DARI ACCELERATOR SYNTESIS BAHAN PEMVULKANIS DAN PENGGUNAANYNYA JENIS PEMVULKANIS PENGGUNAAN PADA KARET Belerang dan senyawanya mengandung belerang Karet alam, Isoprene, SBR, Butyl, Budien, EPDM, Nitrile, Morsorex Peroksida Organik Urethane, Silicone, Chlorinated poly ethylene, Crosslinked polyethylene, Vamac, Vynathene, PVC/Nitrile. Yang dapat divulkanisasi dengan belerang, dapat juga dengan peroksida. Oksida Logam Chloroprene, Hypalon, Thiokol Senyawa Amina Acrylic, Fluorocarbon, Epichlorohydrin, Vamac Resin Fenol Butyl KLASIFIKASI PENCEPAT KELOMPOK PENCEPAT KELOMPOK RESPON TERHADAP VULKANISASI NAMA SINGKATAN PENCEPAT ALDEHIDA-AMIN LAMBAT HMT GUANIDIN SEDANG DPG, DOTG THIAZOL SEMI-CEPAT MBT, MBTS SULFENAMIDA CEPAT-PENUNDA CBS, TBBS, MBS, DIBS DITHIOFOSFAT CEPAT ZBPP THIURAM SANGAT CEPAT TMTD, TMTM, TETD DITHIOKARBAMAT SANGAT CEPAT ZMDC, ZEDC KARAKTERISTIK SULFENAMIDA KEAMANAN OLAH (WAKTU SCORCH PANJANG) TBBS > CBS > MBS > DIBS AKTIVITAS (TINGKAT MODULUS PADA KADAR YANG SAMA) TBBS > CBS > MBS = DIBS LAJU VULKANISASI (MAKIN PENDEK MAKIN CEPAT) DIBS > MBS > CBS > TBBS PENCEPAT PRIMER DAN SEKUNDER PRIMER THIAZOL : MBT, MBTS SULFENAMID : CBS, TBBS, MBS, DIBS SEKUNDER GUANIDIN THIURAM DITHIOKARBAMAT DITHIOFOSFAT : DPG, DDTG : TMTD, TMTM, TETD : ZMDC, ZBDC : ZBDP PASANGAN PRIMER DAN SEKUNDER PRIMER SEKUNDER THIAZOL + GUANIDIN SULFENAMID + THIURAM DITHIOKARBAMAT SULFUR DONOR DTDM, molecular weight 236, active sulfur 13.6 Mol. % * CLD, molecular weight: 288, active sulfur 11.1% * MBSS, molecular weight: 284, active sulfur: 11.3 Mol % * DPTT, molecular weight: 384, active sulfur: 16.6% ** OTOS, molecular weight: 248, active sulfur: 12.9% * TMTD, molecular weight: 240, active sulfur: 13.3% * PEMILIHAN JENIS VULKANISASI - PENYESUAIAN JENIS KARET - SASARAN SIFAT FISIS / SPESIFIKASI - KARAKTERISTIK VULKANISASI > JENIS PENCEPAT > PERTIMBANGAN DIMENSI / KETEBALAN > SUHU VS WAKTU > NILAI KOMERSIAL - PEMAHAMAN SIFAT FISIS VS RAPAT IKATAN SILANG MEKANISME VULKANISASI BELERANG PERUBAHAN IKATAN SILANG SELAMA VULKANISASI Struktur ikatan silang dan ikatan intramolekular pada vulkanisat belerang (Acc-Fragment pencepat, X ≥ 3). MEKANISME VULKANISASI BELERANG SISTEM VULKANISASI PADA KARET ALAM KOMPOSISI KONVENSIONAL SEMI-EV EV DONOR SULFUR PEROKSIDA BELERANG 2,5 1,5 0,5 - - 0,6 1,5 5,0 - - - TMTD - - - 6,0 - PEROKSIDA - - - - 4,0 PENCEPAT - CBS JENIS IKATAN SILANG KONVENSIONAL : POLISULFIDA SEMI EV : DISULFIDA DAN MONOSULFIDA EV : MONO DAN DISULFIDA DONOR SULFUR : MONO SULFIDA PEROKSIDA : KARBON-KARBON ENERGI IKATAN C-C > S1 > S2 > Sx SISTEM SEMI EV PADA NR 100NR/50 N 330 KONVENSIONAL SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR SULFUR 2,5 1,5 1,5 TBBS 0,6 1,5 0,6 DTDM - - 0,6 RHEOMETER 144 C KONVENSIONAL SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR T90, MENIT 2,5 20 24,5 T90 – T2, MENIT 13,5 8 10,5 T MAKS, LB-IN 85,8 93,2 90,4 KETAHANAN REVERSI, % KONVENSIONAL 300% MODULUS SETELAH 30 MENIT, 180C 48 SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR 53 72 SEMI EV KETAHANAN USANG % RETENSI PADA TENSILE 10 HARI, 90C KONVENSIONAL 38 Hi/LOW DONOR SULFUR 69 63 KONVENSIONAL VS EV PADA NR 100 NR / 75 SRF EV KONVENSIONAL Hi/LOW DONOR SULFUR SULFUR 2,5 0,5 - MOR 0,5 3 1,1 TMTM - 0,6 - TMTD - - 1,1 DTDM - - 1,1 RHEOMETER SEMI EV KONVENSIONAL T90 PADA 140C, MENIT 31 SIFAT FISIS Hi/LOW DONOR SULFUR 30 26 SEMI EV KONVENSIONAL - DIMASAK PADA 140C, T90 SIFAT FISIS KONVENSIONAL TENSILE STRENGTH, PSI Hi/LOW DONOR SULFUR - SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR 3370 3410 3410 MODULUS 300%, PSI 2190 2560 2275 ELONGATION AT BREAK, % 440 380 420 SIFAT FISIS KONVENSIONAL % RETENSI PADA TENSILE SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR 41 79 91 FATIQUE, KC PERPANJANGAN 100% 74 27 29 SETELAH DIUSANGKAN 5 HARI 85C 60 23 25 REVERSI TENSILE, % KONVENSIONAL T90,200C T90, 140C 40 SEMI EV Hi/LOW DONOR SULFUR 85 77 SISTEM VULKANISASI YANG MEMBERIKAN MODULUS YANG SAMA PADA NR DAN SBR KONVENSIONAL SEMI EV EV 2,5 1,5 0,5 0,6 1,5 5,0 2,0 1,2 0,75 1,0 2,5 7,0 NR BELERANG CBS SBR BELERANG CBS UMUR KELETIHAN (100%, kc) SBR DAN NR SISTEM VULKANISASI NR SBR KONVENSIONAL 45 400 EV 18 450 SISTEM VULKANISASI PADA NBR KONVENSIONAL DONOR SULFUR EV MC-SULFUR 1,5 0,3 0,25 - - MBTS 1,5 - 1,5 1,0 - TBBS - 1,0 - - - TMTD - 1,0 2,5 4 1,5 DTDM - - - - 1,0 KONVENSIONAL DONOR SULFUR EV BLOOM TIDAK SEDIKIT SEDANG BERAT TIDAK PERPANJANGAN PUTUS YANG TINGGAL (%) 68 89 74 - - PAMPATAN TETAP (22 JAM, 100C), % 53 24 24 23 27 NBR PERBANDINGAN PENCEPAT THIOAZOL DAN SULFENAMIDA DI DALAM EPDM MBT 1,5 - - MBTS - 1,5 - CBS - - 1,2 TMTD 0,8 0,8 0,7 BELERANG 1,5 1,5 1,5 MOONEY SCORCH 7,4 9,2 8,6 T90, MENIT 21 19 13,3 TORSI MAKSIMUM, dN.m 60 62 60 SISTEM VULKANISASI PADA EPDM SUMBER MONSANTO LOW COST TRIPLE 8 SULFUR 1,5 TMTD 1,5 MBT 0,5 SULFUR MBT 0,5 1,5 TDEDC (80%) DPTTS TMTD 0,8 0,8 0,8 LOW SET GENERAL PURPOSE SULFUR ZDBDC ZDMDC DTDM 0,5 3 3 2 TMTD 3 SULFUR MBTS ZDBDC TMTD 2 1,5 2,5 0,8 2121 ZDBDP (VOCOL) TMTD 2 1 TBBS SULFUR 2 1 Tables I through III summarize the properties obtained with these cure packages when evaluated in three EPDM polymers varying in type and amount of unsaturation. These data confirm the features of each cure system described above. The polymers used are : Polymer Third Monomer % Unsaturation Type Nordel* 1070 1,4 hexadiene 2.5 Vistalon* 5600 ENB 4.5 Vistalon 6505 ENB 9.5 Base formulation are as follows: Degree of EPDM Unsaturation Low Medium High Nordel 1070 100 - - Vistalon 5600 - 100 - Vistalon 6505 - - 100 N-550 Black 100 100 100 N-774 Black 100 100 100 Paraffinic Oil 110 110 110 Flectol H 2 2 2 Zinc Oxide 5 5 5 Stearic Acid 2 2 2 *Nordel is a registered trademark of E.I. DuPont de Nemours and Company *Vistalon is a registered trademark of Exxon Chemical Company. Table I : LOW UNSATURATION EPDM Cure Systems 1 Low Cost X Triple 8 Low Set General Purpose 2121 2 3 4 5 X X X X Mooney Scorch @135C Minimum Viscosity 41 49 43 46 41 T5, Minutes 11.4 6.0 17.5 9.5 15.2 T35, Minutes 14.4 8.3 24.8 12.4 19.7 Max. Torquo, in, -lbs. 23.5 29.66 24.5 27.5 22.5 T2, Minutes 3.5 2.5 4.8 3.0 5.8 T90, Minutes 17.5 17.3 14.5 15.5 18.0 Rheometer 160C; 1 Arc Stress-Strain: Cure T90 @ 160C Shore “A” Hardness 67 71 69 71 66 100% Modulus, psi 480 705 520 600 385 Ult. Tensile, psi 1690 1860 1600 1715 1615 Ult. Elongation, % 320 280 325 295 430 Shore “A” Hardness 72 77 73 77 73 100% Modulus, psi 850 1370 805 1330 705 Ult. Tensile, psi 1950 2015 1675 1900 1770 Ult. Elongation, % 235 160 225 155 280 % Elongation Retained 73 57 69 52 65 Stress-Strain: After 70 Hrs. @121C Compression Set Percent after 22 Hrs. @122C Cure T90 + 5’ @160C % Set 68 67 40 67 68 Table II : MEDIUM UNSATURATION EPDM Cure Systems 1 Low Cost X Triple 8 Low Set General Purpose 2121 2 3 4 5 X X X X Mooney Scorch @135C Minimum Viscosity 41 46 38 39 38 T5, Minutes 7.3 4.2 11.0 7.0 10.5 T35, Minutes 9.8 6.2 17.8 10.0 14.5 Max. Torquo, in, -lbs. 28 31 25 29 28 T2, Minutes 3.5 1.5 3.4 2.5 4.2 T90, Minutes 12.8 9.3 8.0 13.8 12.0 Rheometer 160C; 1 Arc Stress-Strain: Cure T90 @ 160C Shore “A” Hardness 74 76 74 76 74 100% Modulus, psi 610 620 445 585 600 Ult. Tensile, psi 151 1600 1405 1605 1645 Ult. Elongation, % 305 275 375 310 400 Shore “A” Hardness 78 80 77 79 78 100% Modulus, psi 955 1045 770 1000 750 Ult. Tensile, psi 1835 1790 2105 1655 1870 Ult. Elongation, % 207 175 235 175 280 % Elongation Retained 68 63 63 56 70 Stress-Strain: After 70 Hrs. @121C Compression Set Percent after 22 Hrs. @122C Cure T90 + 5’ @160 C % Set 67 67 50 65 63 Table III : HIGH UNSATURATION EPDM Cure Systems 1 Low Cost X Triple 8 Low Set General Purpose 2121 2 3 4 5 X X X X Mooney Scorch @135C Minimum Viscosity 41 48 44 37 37 T5, Minutes 9.1 5.3 15.0 8.0 10.0 T35, Minutes 13.5 7.7 29.5 12.8 14.5 Max. Torquo, in, -lbs. 30 35 29 33 28 T2, Minutes 2.8 1.5 3.4 2.5 3.4 T90, Minutes 11.1 8.0 9.0 11.2 9.5 Rheometer 160C; 1 Arc Stress-Strain: Cure T90 @ 160C Shore “A” Hardness 75 77 75 76 76 100% Modulus, psi 970 1170 890 1100 815 Ult. Tensile, psi 1490 1550 1390 1630 1390 Ult. Elongation, % 160 135 165 155 175 Shore “A” Hardness 79 83 78 81 80 100% Modulus, psi 1500 - 1270 - 1130 Ult. Tensile, psi 1680 1715 1480 1690 1540 Ult. Elongation, % 115 85 120 85 140 % Elongation Retained 72 63 73 54 80 Stress-Strain: After 70 Hrs. @121C Compression Set Percent after 22 Hrs. @122C Cure T90 + 5’ @160 C % Set 66 62 43 65 67 Kombinasi Accelerator Processing Safety Heat & Comp set Resistance Clay Loading TMTM 0.6 DPG 0.5 Sulfur 0.3 ETU 1.0 ETU 1.0 MBTS 0.5 Kombinasi Accelerator Carbon Black Loading High Temp. Curing Low Temp. Curing ETU 1.0 TMTD 0.2 ETU 0.5 TMTM 0.6 DPG 0.6 Sulfur 0.3 DETU 1.5 MBTS 0.5 DPG 0.5 VULKANISASI PEROKSIDA RO-OR Peroksida 2 RO* Radikal Peroksi RO* + PH Karet ROH + P* Radikal Karet P* + P* P+P Ikatan Silang VULKANISASI PEROKSIDA MEMERLUKAN 3 LANGKAH PEROKSIDA TERBELAH SEIMBANG MENJADI 2 RADIKAL ALKOKSI SATU RADIKAL ALKOKSI MENGAMBIL SATU ATOM HIDROGEN DARI RANTAI POLIMER, TERBENTUK RADIKAL RANTAI POLIMER. DUA RADIKAL RANTAI POLIMER YANG BERDEKATAN BERIKATAN MEMBENTUK IKATAN KARBON-KARBON. KARAKTERISTIK VULKANISASI DENGAN PEROKSIDA COMPRESSION SET RENDAH PENGUSANGAN OLEH PANAS SANGAT RENDAH TIDAK ADA REVERSI VULKANISASI PADA KARET YANG BERBEDA LEBIH BAIK TAHAN TERHADAP HIDROGEN SULFIDA DAN SIFAT KELISTRIKAN YANG BAIK Keep Contact with us Email: [email protected] Web: www.testindo.com Telp. 021-8611444 (Hunting), Fax. 021-8611207 Alamat: Office: Jl. Radin Inten II No. 62 Duren Sawit, Jakarta 13440 INDONESIA Workshop: Jl. Pahlawan Revolusi No. 22B Jakarta 13430 INDONESIA