Pada akhir 1930-an, Amerika Serikat menggunakan lebih dari setengah pasokan karet alam dunia. Saat ini, karet alam dapat ditemukan di lebih dari 50.000 produk manufaktur di Amerika Serikat, dan AS mengimpor lebih dari 3 miliar pon karet alam setiap tahun. Lebih dari 70 persen karet yang digunakan dalam proses manufaktur modern, bagaimanapun, adalah karet sintetis.
Latar Belakang Karet Alam
Karet alam dimulai sebagai lateks. Lateks terdiri dari polimer yang disebut poliisoprena yang tersuspensi dalam air. Molekul rantai panjang yang terdiri dari banyak (poli) unit individu (mer) yang terhubung bersama membentuk polimer. Karet adalah bentuk khusus dari polimer yang disebut elastomer, artinya molekul polimer meregang dan melentur.
Lebih dari 2.500 tanaman menghasilkan lateks, bahan sejenis getah seperti susu. Milkweed mungkin merupakan tanaman penghasil lateks yang paling dikenal oleh banyak orang, tetapi lateks komersial berasal dari satu pohon tropis, Hevea brasiliensis. Seperti namanya, pohon karet berasal dari daerah tropis Amerika Selatan. Lebih dari 3.000 tahun yang lalu, peradaban Mesoamerika mencampur lateks dengan jus morning glory untuk membuat karet. Mengubah rasio lateks ke jus morning glory mengubah sifat karet. Dari bola goyang hingga sandal karet, orang Mesoamerika mengenal dan menggunakan karet.
Sebelum tahun 1900, sebagian besar karet alam berasal dari pohon liar di Brazil. Ketika abad ke-20 dimulai, penawaran dan permintaan melampaui produksi dengan meningkatnya popularitas sepeda dan mobil. Benih-benih yang diselundupkan keluar dari Brasil menyebabkan perkebunan pohon karet di Asia Tenggara. Pada 1930-an, penggunaan karet alam berkisar dari ban pada kendaraan dan pesawat terbang hingga 32 pon yang ditemukan di alas kaki, pakaian, dan peralatan tentara. Pada saat itu, sebagian besar pasokan karet AS berasal dari Asia Tenggara, tetapi Perang Dunia II memutuskan AS dari sebagian besar pasokannya.
Proses Pembuatan Karet Alam
Proses pembuatan karet alam diawali dengan pemanenan lateks dari pohon karet. Pemanenan lateks dari pohon karet dimulai dengan mencetak atau memotong kulit pohon. Lateks mengalir ke dalam cangkir yang menempel di bagian bawah potongan pohon. Bahan lateks dari banyak pohon terakumulasi dalam tangki besar.
Metode paling umum untuk mengekstrak karet dari lateks menggunakan koagulasi, suatu proses yang mengentalkan atau mengentalkan poliisoprena menjadi massa. Proses ini dilakukan dengan menambahkan asam seperti asam format ke lateks. Proses koagulasi memakan waktu sekitar 12 jam.
Air diperas dari koagulum karet menggunakan serangkaian rol. Lembaran tipis yang dihasilkan, sekitar 1/8 inci tebal, dikeringkan di atas rak kayu di rumah asap. Proses pengeringan umumnya membutuhkan waktu beberapa hari. Karet coklat tua yang dihasilkan, sekarang disebut lembaran asap bergaris, dilipat menjadi bal untuk dikirim ke prosesor.
Namun, tidak semua karet diasap. Karet yang dikeringkan dengan menggunakan udara panas dan bukan pengasapan disebut dengan air-dried sheet. Proses ini menghasilkan kualitas karet yang lebih baik. Karet berkualitas lebih tinggi yang disebut karet krep pucat membutuhkan dua langkah koagulasi diikuti dengan pengeringan udara.
Membuat Karet Sintetis
Beberapa jenis karet sintetis telah dikembangkan selama bertahun-tahun. Semua hasil dari polimerisasi (menghubungkan) molekul. Proses yang disebut polimerisasi adisi menyatukan molekul menjadi rantai panjang. Proses lain, yang disebut polimerisasi kondensasi, menghilangkan sebagian dari molekul karena molekul-molekul saling terkait. Contoh polimer adisi meliputi karet sintetis yang terbuat dari polikloroprena (karet neoprena), dan karet tahan minyak dan bensin, dan karet styrene butadiene (SBR), digunakan untuk karet non-bouncing di ban.
Pencarian serius pertama untuk karet sintetis dimulai di Jerman selama Perang Dunia I. Blokade Inggris mencegah Jerman menerima karet alam. Kimiawan Jerman mengembangkan polimer dari unit 3-methylisoprene (2,3-dimethyl-1,3-butadiene), [CH2=C(CH3)C(CH3)=CH2], dari aseton. Meskipun pengganti ini, karet metil, lebih rendah daripada karet alam, Jerman memproduksi 15 ton per bulan pada akhir Perang Dunia I.
Penelitian lanjutan menghasilkan karet sintetis berkualitas lebih baik. Jenis karet sintetis yang paling umum digunakan saat ini, Buna S (karet stirena butadiena atau SBR), dikembangkan pada tahun 1929 oleh perusahaan Jerman I.G. Farben. Pada tahun 1955, ahli kimia Amerika Samuel Emmett Horne, Jr. mengembangkan polimer 98 persen cis-1,4-poliisoprena yang berperilaku seperti karet alam. Zat ini dikombinasikan dengan SBR telah digunakan untuk ban sejak tahun 1961.
Mengolah Karet
Karet, baik alami maupun sintetis, tiba di pabrik pengolah (fabricator) dalam bal besar. Begitu karet tiba di pabrik, pemrosesan melewati empat langkah: peracikan, pencampuran, pembentukan, dan vulkanisir. Formulasi dan metode peracikan karet tergantung pada hasil yang diinginkan dari proses fabrikasi karet.
Penggabungan
Peracikan menambahkan bahan kimia dan aditif lainnya untuk menyesuaikan karet untuk tujuan penggunaan. Karet alam berubah dengan suhu, menjadi rapuh karena dingin dan lengket, lengket karena panas. Bahan kimia yang ditambahkan selama peracikan bereaksi dengan karet selama proses vulkanisasi untuk menstabilkan polimer karet. Aditif tambahan mungkin termasuk pengisi penguat untuk meningkatkan sifat karet atau pengisi non-penguat untuk memperpanjang karet, yang mengurangi biaya. Jenis pengisi yang digunakan tergantung pada produk akhir.
Pengisi penguat yang paling umum digunakan adalah karbon hitam, yang berasal dari jelaga. Karbon hitam meningkatkan kekuatan tarik karet dan ketahanan terhadap abrasi dan sobek. Karbon hitam juga meningkatkan ketahanan karet terhadap degradasi ultraviolet. Sebagian besar produk karet berwarna hitam karena pengisi karbon hitam.
Tergantung pada rencana penggunaan karet, aditif lain yang digunakan dapat mencakup silikat aluminium anhidrat sebagai pengisi penguat, polimer lain, karet daur ulang. (biasanya kurang dari 10 persen), senyawa penurun kelelahan, antioksidan, bahan kimia penolak ozon, pigmen pewarna, plasticizer, minyak pelunakan, dan pelepas jamur senyawa.
Percampuran
Aditif harus benar-benar tercampur ke dalam karet. Viskositas tinggi (resistensi terhadap aliran) karet membuat pencampuran sulit dilakukan tanpa menaikkan suhu karet cukup tinggi (hingga 300 derajat Fahrenheit) untuk menyebabkan pulkanisasi. Untuk mencegah vulkanisasi dini, pencampuran biasanya dilakukan dalam dua tahap. Selama tahap pertama, aditif seperti karbon hitam dicampur ke dalam karet. Campuran ini disebut sebagai masterbatch. Setelah karet mendingin, bahan kimia untuk vulkanisasi ditambahkan dan dicampur ke dalam karet.
Membentuk
Membentuk produk karet terjadi menggunakan empat teknik umum: ekstrusi, calendering, pelapisan atau pencetakan, dan pengecoran. Lebih dari satu teknik pembentukan dapat digunakan, tergantung pada produk akhir.
Ekstrusi terdiri dari memaksa karet sangat plastik melalui serangkaian ekstruder sekrup. Calendering melewati karet melalui serangkaian celah yang semakin kecil di antara roller. Proses roller-die menggabungkan ekstrusi dan kalender, menghasilkan produk yang lebih baik daripada proses individual.
Pelapisan menggunakan proses penanggalan untuk menerapkan lapisan karet atau untuk memaksa karet menjadi kain atau bahan lainnya. Ban, tenda kain tahan air dan jas hujan, ban berjalan serta rakit tiup dibuat dengan bahan pelapis dengan karet.
Produk karet seperti sol dan tumit sepatu, gasket, segel, cangkir hisap, dan tutup botol dicetak menggunakan cetakan. Molding juga merupakan langkah dalam membuat ban. Tiga metode utama pencetakan karet adalah pencetakan kompresi (digunakan dalam pembuatan ban di antara produk lainnya), pencetakan transfer dan pencetakan injeksi. Vulkanisasi karet terjadi selama proses pencetakan bukan sebagai langkah terpisah.
Pulkanisasi
Vulkanisasi melengkapi proses produksi karet. Vulkanisasi menciptakan hubungan silang antara polimer karet, dan prosesnya bervariasi tergantung pada persyaratan produk karet akhir. Lebih sedikit koneksi silang antara polimer karet menciptakan karet yang lebih lembut dan lentur. Peningkatan jumlah sambungan silang menurunkan elastisitas karet, menghasilkan karet yang lebih keras. Tanpa vulkanisasi, karet akan tetap lengket saat panas dan rapuh saat dingin, dan akan lebih cepat membusuk.
Vulkanisasi, awalnya ditemukan pada tahun 1839 oleh Charles Goodyear, membutuhkan penambahan belerang ke karet dan memanaskan campuran hingga 280 F selama sekitar lima jam. Vulkanisasi modern, secara umum, menggunakan sejumlah kecil belerang yang dikombinasikan dengan bahan kimia lain untuk mengurangi waktu pemanasan hingga 15 hingga 20 menit. Teknik vulkanisasi alternatif telah dikembangkan yang tidak menggunakan belerang.