INVESTIGASI KARAKTERISTIK TONER HASIL VARIASI PERSENTASE NANO CARBON BLACK

## TONER CHARACTERISTIC INVESTIGATION RESULTS OF NANO CARBON BLACK PERCENTAGE VARIATION
Sulton Amna 1)
1) Program Studi Teknik Pengolahan Migas Politeknik Akamigas Palembang, 30257, Indonesia Corresponding Author E-mail: sulton@pap.ac.id
Abstract: Carbon black (CB) is an important material used as a dye and functional materials that are used as a toner. CB  particles  in  nano-meter  size  is  expected  to  produce  a  toner  with  patterns  of  distribution  and  uniform  dispersion. Synthesis of toner carried by 3 weight variation of nano CB 10, 15 and 20% were in the ball mill with styrene/ acrylate copolymer (KSA),  black oxide (BO)  and water. The resulted powder has been characterized through a series of tests, such as testing of the X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) the tests of magnetic susceptibility and Scanning Electron Microscopy / Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM / EDX). The results showed that the CB in nanometers size has an important role on the characteristic of toner. SEM characterization results indicate that the toner  10  CB  has  the  size  and  the  most  uniform  distribution.  XRD  results  showed  phase  Fe 3 O 4 (magnetite)  which  has ferrimagnetic properties that determine the value of magnetic susceptibility. The average of magnetic susceptibility of synthesized  toner  10  CB,  15  CB  and  20  CB  is  10223,13  x  10 -8 ,  9983,2  x  10 -8 ,  11083,67  x  10 -8 m 3 /kg.  The  best characteristic  was  shown  by  10  CB  toner  synthesis  results  which  have  uniform  in  size  and  shape,  and  have  high magnetic susceptibility.
Keywords: Toner, nano carbon black, ball mill, characteristic
Abstrak : Carbon black (CB) merupakan material penting yang digunakan sebagai pewarna dan material fungsional yang digunakan sebagai toner. Partikel CB dalam ukuran nano meter diharapkan mampu menghasilkan toner dengan pola distribusi dan dispersi yang merata. Sintesis toner dilakukan dengan 3 variasi persentase nano CB 10, 15 dan 20 %  yang  di  ball  mill  dengan  kopolimer  stirena/  akrilat  (KSA),  Black  Oxide  (BO)  dan  air.  Serbuk  toner  yang  telah disintesis  dikarakterisasi  melalui  serangkaian  pengujian,  seperti  pengujian  X-Ray  Diffraction  (XRD),  pengujian Fourier  Transform  Infrared  (FTIR),  pengujian  suseptibilitas  magnetik  dan  pengujian  Scanning  Electron Microscopy/Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM/EDX). Hasil penelitian menunjukkan bahwa CB dalam orde nanometer memiliki peran penting terhadap karakteristik toner. Hasil karakterisasi SEM menunjukkan bahwa toner 10 CB memiliki ukuran dan distribusi yang paling seragam. Hasil XRD menunjukkan fase Fe 3 O 4 (magnetit) yang memiliki sifat ferrimagnetik yang menentukan  nilai suseptibilitas magnetik. Hasil uji suseptibilitas magnetik menunjukkan nilai suseptibilitas magnetik toner  hasil sintesis 10, 15 dan 20 CB sebesar 10223,13 x 10 -8 , 9983,2 x 10 -8 , 11083,67 x 10 -8 m 3 /kg. Karakteristik terbaik ditunjukkan oleh toner 10 CB hasil sintesis dengan bentuk dan ukuran yang seragam serta memiliki nilai suseptibilitas magnetik yang tinggi.
Kata kunci : Toner, nano carbon black, ball mill, karakteristik .

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan  dunia  yang  begitu dinamis  di  segala  sisi,  menjadi  tantangan tersendiri  bagi  bidang  ilmu  pengetahuan  dan teknologi.  Di  zaman  yang  serba  cepat,  tepat dan  hemat,  setiap  orang  mencari  proses  yang efektif  serta efisien. Efisiensi  menjadi  mutlak, mengingat  gencarnya  penelitian  dibidang rekayasa material sehingga didapatkan maerial yang efektif dan efisien untuk fungsi tertentu.
Berdasarkan hasil survei yang dilakukan  oleh  International  Data  Corporation
(IDC)  tahun  2013,  bahwa  pada  tahun  2012 penjualan toner  catridges mencapai  angka 42%  di  wilayah  Eropa.  IDC  mengestimasi bahwa  pada  tahun  2014,  negara-negara  di Eropa,  Timur  Tengah  dan  Afrika  merupakan pasar  yang  sangat  potensial  untuk  penjualan toner  catridges dan  diprediksi  nilainya mencapai  3  milyar  dollar [1] .  Dengan  angka yang  sebesar  itu  dan  diprediksi  akan  terus mengalami peningkatan seiring dengan perkembangan teknologi cetak, potensi
pengembangan rekayasa  formulasi toner sangat menjanjikan.
Printer  (alat  cetak)  dengan toner catridges lebih  disukai  karena  memiliki beberapa  keuntungan,  yaitu  memiliki  efisiensi yang  lebih  baik  dari  printer  tinta  cair,  dan kecepatan  cetaknya  mencapai  8  sampai  24 hpm (halaman per menit) dengan resolusi 300- 600 dpi ( dots per inch ) [2] .
Toner  (tinta  serbuk)  merupakan  bahan berbentuk  serbuk  yang  digunakan  dalam mesinfotokopi atau printer laser [3] dan sekurang-kurangnya  memiliki  tiga  komponen utama [4] ,  yaitu:  pigmen  sebagai  zat  warna, resin  sebagai  pengikat, dan pelarut. Pemilihan komponen-komponen  tersebut  harus  mengacu kepada  beberapa  hal  berikut,  yaitu  memiliki viskositas  yang  rendah  dan  bahan  pelarutnya relatif  mudah  menguap,  agar  pada  saat pencetakan,  pemanasan  yang  dilakukan  oleh pelebur  ( fuser )  akan  menyebabkan  pelarut menguap  sehingga  resin  yang  terkandung didalamnya akan mengatur pigmen-pigmennya pada substrat cetakan [4,5] . Pada awal perkembangannya, serbuk toner adalah karbon biasa [6] ,  namun  seiring  dengan  kemajuan teknologi  digunakanlah  campuran  karbon dengan polimer dan pigmen untuk meningkatkan  kualitas  cetakan.  Toner  terdiri dari  serbuk  halus  yang  berukuran  kecil  (8  – 10μm) dan dibungkus oleh mineral tipis  yang mengandung  magnetik  tampak  seperti  besi oksida  dan  berwarna  hitam,  sehingga  dapat menghasilkan  hasil  cetak  yang  baik [7] .  Toner yang  memiliki  ukuran  butir  yang  lebih  kecil akan menghasilkan cetakan  yang lebih baik [8] , hal  ini  selaras  dengan  teori  hukum  Grunlach yang  menunjukkan  bahwa  ukuran  partikel toner  dan  densitas  dot  pada  pencetak  digital memiliki  hubungan inverse  exponential [9] . Teorinya,  untuk  menghasilkan  kualitas  cetak 600  dpi  yang  sempurna  diperlukan  partikel toner berukuran 5 μm, dan untuk menghasilkan  kualitas  cetak  1200  dpi  yang baik diperlukan partikel toner berukuran 3 μm. Untuk  meningkatkan  kualitas  cetakan,  maka harus dilakukan pengontrolan terhadap beberapa  karakteristik  serbuk  toner,  seperti
ukuran  dan  bentuk  partikel,  sifat  leleh  termal, prilaku adesif dan mampu alirnya [10,11] . Carbon black (CB) merupakan material  penting  yang  digunakan  sebagai pewarna  dan  material fungsional yang digunakan sebagai toner [12] . CB dapat digunakan sebagai penguat ban, agen anti-UV, pigmen  pada  tinta,  cat,  dan  toner [13] .  CB tersusun dari 90-99% elemen karbon, terbentuk  dalam  agregat  dengan  ukuran terkecil  yang  bervariasi  antara  50  hingga  500 nm dan memiliki bentuk yang tidak beraturan. Agregat-agregat  ini  tersusun  dalam  partikel yang berbentuk bulat dengan diameter 10 – 75 nm [14] .  Partikel  CB  dalam  ukuran  tertentu diharapkan mampu menghasilkan pola distribusi  dan  dispersi  yang  merata  sehingga dapat  mengurangi  persentase  penggunaan  CB didalam formulasi toner dengan tetap menjaga bahkan  meningkatkan  kualitas  cetak  yang dihasilkan.
Dengan  mempertimbangkan  adanya korelasi antara ukuran carbon black (CB) dan karakteristik toner, maka diperlukan penelitian untuk  mengetahui  karakteristik  toner  yang dihasilkan  setelah  melakukan  variasi  ukuran toner.  Berdasarkan  penelitian  yang  telah dilakukan  sebelumnya [15] bahwa  ukuran  dan komposisi  pigmen  partikel black  oxide  ( BO) memiliki pengaruh signifikan terhadap kualitas  toner,  maka  dalam  penelitian  ini dilakukan  investigasi  untuk  menganalisis pengaruh  ukuran  CB  terhadap  karakteristik toner yang dihasilkan.

## 2. TEORI DASAR
2.1. Mesin Fotokopi dan Printer Laser Mesin fotokopi dan printer laser dalam proses kerjanya menggunakan proses elektrofotografi untuk menghasilkan gambar/tulisan.  Sehingga  tidak  mengejutkan jika  kedua  proses  ini  memiliki  kesamaan proses  dan  hasil.  Akan  tetapi  keduanya  juga memiliki  perbedaan,  perbedaan  mendasar antara  keduanya,  yaitu  mesin  fotokopi  hanya dapat  menghasilkan  gambar  dengan  cara menyalin  gambar  yang  sudah  ada  dimana laser/cahaya  dioda  memproduksi  dokumen salinan  dengan  mencetak  tulisan/gambar  dari
komputer  atau microsoft  word .  Sedangkan printer  laser,  harus  berhubungan  langsung dengan komputer untuk menjalankan fungsinya [16] . Sebagian  besar  masyarakat  mungkin tidak pernah
mendengar
istilah elektrofotografi,  yang  merupakan  teknologi reprografi yang paling
besar perkembangannya. Pernyataan ini akan berubah seketika ketika elektrofotografi dikaitkan  dengan  teknologi  yang  cukup familiar  ditengah  masyarakat  yaitu,  mesin fotokopi dan printer laser.Keduanya merupakan  teknologi  yang  dikembangkan dengan  menggunakan  proses  elektrofotografi, yaitu  proses  pencetakan  menggunakan  tinta serbuk ke media cetak/kertas dengan memanfaatkan cahaya/laser yang memancar ke dioda.
Kebutuhan  akan  proses  cetak  yang cepat  dan  efisien,  membuat  keduanya  baik mesin  fotokopi  maupun  printer  laser  menjadi sesuatu yang penting ditengah-tengah masyarakat, sehingga riset dan pengembangannya terus dilakukan hingga saat ini.  Teknologi  yang  juga  berkaitan  dengan proses  elektrofotografi  adalah Photoactive Pigment  Electrophoresis (PAPE),  yang  juga dikenal  sebagai Photoelectrophoretic (PEP) imaging. Teknologi  ini  mengkombinasikan prinsip  elektrofotografi  dan  Elektroforesis yang  mampu  memproduksi  gambar/tulisan dengan  gambar  penuh  dengan  1  kali  proses, sehingga membuat proses penyalinan gambar/tulisan  gambar  penuh  dengan  lebih cepat dan simpel [16] .

## 2.2. Toner
Toner  dapat  berupa  serbuk  kering dengan satu atau dua komponen toner, ataupun cairan. Hingga saat ini, penelitian toner kering dengan dua komponen lebih banyak dilakukan dibanding  dengan  toner  cair  ataupun  toner kering  dengan  satu  komponen [16] .  Toner banyak  digunakan  didalam  berbagai  proses, sebagai  pembuat  dan  penduplikasi  gambar. Toner  berfungsi  sebagai  pembentuk  gambar tersembunyi dari aliran listrik yang selanjutnya ditransfer  menuju  material  cetak  (kertas)  dan
difiksasi  menggunakan  panas  dan  tekanan [17] . Berikut  ini  merupakan  beberapa  jenis  toner yang digunakan dalam pencetakan [17] : 1. Toner  magnetik  dengan  satu  komponen, mengandung satu komponen serbuk magnetik.
2. Toner non magnetik dengan satu komponen,  mengandung  satu  komponen serbuk non magnetik
3. Toner non magnetik dengan dua komponen, mengandung satu komponen serbuk magnetik  dan  satu  komponen  pembawa sifat  magnet  yang  dicampur  dalam  toner dengan komposisi tertentu
4. Toner  dengan  dua  komponen  magnetik, mengandung satu komponen serbuk magnetik  dan  satu  komponen  pembawa sifat  magnet  yang  dicampur  dalam  toner dengan komposisi tertentu.
Berbagai perkembangan metode pembuatan  toner  hingga  saat  ini  terus dilakukan  untuk  memperoleh  toner  dengan performa  tinggi.  Toner  yang  saat  ini  sedang dikembangkan adalah dengan metode pulverizing suatu  agen  pewarna  seperti  zat warna  atau  pigmen  yang  dicampur  dengan resin termoplastik sebagai pengikat. Campuran yang  diperoleh  selanjutnya  diklasifikasi  untuk menghasilkan  distribusi  ukuran  partikel  yang seragam.

## 2.3. Komponen toner
Toner sekurang - kurangnya mengandung  suatu  resin  atau  toner  resin, pewarna  atau  pigmen,  dan  beberapa  zat tambahan  lainnya  sebagai  agen  pelepas  dan pengendali.  Beberapa  polimer  yang  sering digunakan  untuk  membuat  toner,  yaitu  resin termoplastik seperti polistirene, stirena akrilik, stirena metakrilik, poliester, epoxy, acrilik dan uretan. Contoh pewarna yang sering digunakan,  yaitu: carbon  black , iron  black , grafit,  nigrosine, ultramarine ,  metilen  biru, benzen kuning, dan beberapa tipe pigmen lain. Ketika  pewarna  tidak  mengandung  sifat magnet,  jumlahnya  harus  berkisar  antara  1  - 30%, dan pewarna dapat dilapisi menggunakan penstabil UV.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Toner merupakan gabungan tiga komponen  utama,  yaitu:  pigmen,  resin  dan pelarut.  Untuk memperoleh karakteristik  yang optimal,  dibutuhkan  sebuah  formulasi  khusus antara  ketiga  komponen  tersebut.  Pada  proses pencarian formulasi yang optimal ini dilakukan  uji  SEM  EDAX  untuk  mengetahui persentase  karbon  yang  terkandung  dalam karbon hitam. Sintesis toner dilakukan dengan melakukan mixing antara carbon black dengan variabel 10, 15 dan 20 wt%, kopolimer stirena akrilik,  air  dan black  oxide dilakukan  dengan menggunakan  alat mixing agar  toner  yang dihasilkan memiliki tingkat  homogenisasi  dan ukuran  partikel  yang  merata  dan  seragam. Setelah proses pencampuran selesai, dilakukan proses  pengeringan.  Setelah  toner  kering, dilakukan  proses milling menggunakan ball mill .  Karakterisasi  toner  yang  terbentuk dengan  menggunakan  SEM,  XRD,  pengujian suseptibilitas magnetik dan FTIR.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Sintesis toner dilakukan dengan melakukan variasi carbon black sebesar 10, 15 dan  20  wt%.  Berikut  merupakan  hasil  uji komposisi  bahan  baku  yang  digunakan, karakterisasi  toner  menggunakan  SEM,  XRD, uji suseptibilitas magnetik dan FTIR.

## 4.1. Uji komposisi
Sebelum  melakukan  proses  sintesis toner,  bahan  baku  pembuat  toner  yang digunakan  pada  penelitian  ini  terlebih  dahulu dilakukan  uji  komposisi  menggunakan  SEM EDX  dan  XRD  untuk  mengetahui  tingkat kemurnian dan komposisinya.
Gambar  4.1  menunjukkan  grafik  dari material carbon  black yang  digunakan  pada sintesis  toner.  Hasil  tersebut  menunjukkan bahwa  kandungan  karbon  pada carbon  black mencapai  95,58%  dengan  kadar  pengotor berupa oksigen  yang diduga memang terdapat di sekitar sebesar 4,42%. Hal ini menunjukkan bahwa tingkat kemurnian carbon black sangat tinggi  dan  layak  digunakan  sebagai  salah  satu komponen penyusun toner.
Gambar 4.1 Hasil Uji SEM EDX pada
Carbon Black

## 4.2. Karakterisasi Toner
Karakterisasi  toner  dilakukan  untuk mengetahui kandungan senyawa dan morfologi dari toner yang telah di sintesis.

## 4.2.1. Analisis data XRD
Pengujian  XRD  dilakukan  dengan menggunakan  radiasi  monokromatik  Cu  Kα (λ=1,54056  Ǻ).  Pengujian  ini  menghasilkan grafik  yang  memaparkan  hubungan  antara intensitas  terhadap  posisi  2θ.  Dari  posisi  2θ, dapat  diketahui  senyawa  yang  terbentuk  dari sintesis  toner  yang  dibuat.  Gambar  4.2 dibawah ini menunjukkan hasil uji XRD toner 10,  15,  dan  20  CB  dan  hasil  uji  XRD  toner komersial.
Gambar 4.2 Hasil Uji XRD Toner dengan Variasi CB
Analisis  kualitatif  dari  data  XRD dilakukan  menggunakan software  Match dan dicocokkan dengan data base Crystallography Open  Data  Base  COD .  Hasil  pengujian menunjukkan  bahwa  toner,  baik  toner  hasil sintesis maupun toner komersil hanya
(degrees )
memiliki satu fasa yang terkandung, yaitu magnetit (Fe 3 O 4 )  kode  96-901-3530.  Hal ini  sesuai  dengan  penelitian  yang  dilakukan oleh Irvan [17] dan Tanauma [18] yang menyatakan  bahwa  fase  yang  terbentuk  dari karakterisasi  toner  adalah  Fe 3 O 4 ( magnetite ). Hal ini menunjukan bahwa toner mengandung pasir besi  yang merupakan pasir besi hematite (Fe 3 O 4 )  yang  berasal  dari  bahan  tambahan berupa besi oksida yang di ekstraksi dari pasir besi . Dari hasil XRD tampak bahwa fase yang terbentuk  sudah  hampir  sesuai  dengan  yang diharapkan  berdasarkan  teori  dan  sudah membentuk  fase  yang  hampir  sama  dengan fase  toner  yang  ada  di  pasaran.  Fase  inilah yang  kemudian  berperan  dalam  menentukan nilai  suseptibilitas  magnetik  toner  karena bersifat  ferrimagnetik,  sesuai  dengan  hasil yang diteliti oleh Lestyowati [19] .
Dari  grafik  XRD,  dapat  juga  diketahui besar ukuran kristalit yang dihasilkan. Ukuran kristalit ini yang mempengaruhi besarnya nilai suseptibilitas  magnetiknya.  Besar  ukuran kristalit  material  toner  dapat  dihitung  dengan menggunakan  besar  pelebaran  total  atau broadening sampel pada hasil pengujian XRD dengan  menggunakan  metode Scherrer .  Tabel 4.1  merupakan  hasil  perhitungan  ukuran kristalit menggunakan metode Scherrer.
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Nilai Kristalit Material Toner dengan Variasi CB Sampel Ukuran kristalit (μm) Toner 10 CB 10,18 Toner 15 CB 10,15 Toner 20 CB 12,58 Toner Komersial 11,57
Dari  tabel  hasil  pengukuran  diatas terlihat  bahwa  ukuran  rata-rata  kristalit partikel toner 20 CB adalah yang paling besar, yaitu  sebesar  12,58  μm.  Sedangkan  ukuran kristalit  toner  10  dan  15  CB  lebih  kecil  dari toner komersial.

## 4.2.2. Analisis Hasil SEM
Pengujian ini bertujuan untuk mengamati  dan  mempelajari  morfologi  dan
ukuran material. Pengujian SEM ini dilakukan di  PTBIN  BATAN,  Puspiptek,  Serpong. Gambar  4.3,  4.4  dan  4.5  berturut-turut merupakan  hasil  SEM  dari  toner  10,  15,  dan 20  wt%  CB  dan  gambar  4.6  merupakan  hasil SEM toner komersil.
(a)
(b)
Gambar 4.3 Hasil Pengujian SEM Sampel Toner 10 CB dengan perbesaran:
(a) 1000 dan (b) 8000 kali
Dari  hasil  uji  SEM  pada  sampel  toner 10 CB di atas, terlihat bahwa sampel memiliki bentuk morfologi yang spherical dan distribusi ukuran  yang  merata  dan  seragam.  Rata-rata toner memiliki ukuran 5–8 μm  dan mendekati ukuran partikel toner komersial.
(a) (b)
Gambar 4.4 Hasil Pengujian SEM sampel toner 15 CB dengan perbesaran:
(a) 1000 dan (b) 8000 kali
(b)
Dari  hasil  uji  SEM  pada  sampel  toner 15  CB  diatas,  terlihat  bahwa  sampel  memiliki bentuk  morfologi  yang spherical tidak  merata dan  distribusi  ukuran  yang  merata  dan seragam.  Ukuran  rata-rata  partikel  toner  1–8 μm.
Dari  gambar  4.5  hasil  uji  SEM  pada sampel  toner  20  CB  tersebut,  terlihat  bahwa sampel  memiliki  bentuk  morfologi  yang  bulat dan ada beberapa yang berbentuk batang ( rod ) dan  distribusi  ukuran  yang  tidak  seragam. Rata-rata toner memiliki ukuran 5 – 10 μm.
(a) (b) Gambar 4.5 Hasil Pengujian SEM Sampel
Toner 20 CB dengan Perbesaran:
(a) 1000 dan (b) 8000 kali
Dari perbandingan hasil toner 10 CB, 15 CB,  20  CB  dan  toner  komersial,  diperoleh hasil  yang  tidak  jauh  berbeda  baik  bentuk maupun  ukurannya  terhadap  toner  komersil. Akan  tetapi,  pada  toner  sampel  3  terlihat bahwa  bentuk  toner  menyerupai  batang.  Ini dikarenakan  formulasi  yang  dibuat  pada sampel  3  mengandung  terlalu  banyak carbon black , sehingga mengakibatkan penggumpalan /  aglomerat carbon  black pada  saat  proses pencampuran  dengan  polimer  dan  bahan lainnya.
(a) (b)
Gambar 4.6 Hasil Pengujian SEM Toner
Komersial dengan Perbesaran:
(a) 1000 dan  (b) 8000 kali

## 4.2.3. Analisis Hasil FTIR
Uji FTIR menggunakan kalium bromida  (KBr)  sebagai  bahan  campuran sampel agar dapat terdeteksi dan menggunakan  serapan  gelombang  sebesar 4.000–400/cm.  Gambar  4.7  berikut  ini merupakan grafik hasil uji FTIR dari 3 sampel hasil sintesis dan toner komersial.
Dari  hasil  uji  FTIR,  terlihat  bahwa toner  hasil  sintesis  memiliki  komposisi  yang sama  dengan  toner  komersial,  yaitu  berbasis kopolimer  stirena  akrilik  karena  memiliki grafik  spektroskopi  yang  hamper  sama.  Pada serapan  gelombang  3.700/cm  merupakan
serapan  gelombang black  oxide (Fe 3 O 4 ),  hal ini  sesuai  dengan  buku  referensi  spektroskopi vibrasi [20] .
Gambar 4.7 Hasil Uji FTIR Sampel Toner dengan Variasi CB
Pada  serapan  gelombang  2.800  dan 2.900/cm merupakan serapan gelombang milik karbon  (C)  dan  serapan  pada  1.700  dan  1.500 /cm  merupakan  serapan  senyawa  kopolimer stirena  akrilik.  Namun,  pada  serapan  1.700, terbentuk gugus karbonil (CO) seperti penelitian  yang  dilakukan  oleh  Vikman  dan Sipi [20] .

## 4.2.4. Uji Suseptibilitas magnetik
Uji suseptibilitas magnetik toner
menggunakan  alat Bartingtong  Magnetic Susceptibility  Meter  MS2B berbasis  massa. Nilai  suseptibilitas  magnetik  dari  ketiga sampeltoner  hasil  sintesis  dan  toner  komersil dapat dilihat pada tabel 2 dibawah ini.
Tabel 4.3 Nilai Suseptibilitas Magnetik

## Sampel Toner dengan Variasi CB
Sampel Massa (gram) Nilai suseptibilitas magnetik (10 -4 m 3 /kg) Nilai suseptibilitas rata-rata
(10 -4 m 3 /kg)
Toner 10 CB 1 1 1 1,03 0,98 1,05 1,02 Toner 15 CB 1 1 1 1,02 0,97 0,99 0,99 Toner 20 CB 1 1 1 1,1 1,09 1,12 1,11 Toner komersil 1 1 1 1,13 1,17 1,15 1,15
Tr an sm it tan ce (%T ) Toner 20 CB Toner 15 CB Toner komersial Toner 10 CB Wavenumber (cm -1 )
Berdasarkan  hasil  pengujian,  semua sampel toner hasil sintesis berindikasi memiliki sifat magnetik yangkuat, dikarenakan kandungan  Fe 3 O 4 yang  bersifat  ferrimagnetik. Bahan ferrimagnetik ini memiliki suseptibilitas  magnetik  besar  dan  berharga positif.  Nilai  suseptibilitas  magnetik  toner  10, 15  dan  20wt%  CB  tidak  jauh  berbeda  dengan nilai  suseptibilitas  magnetik  toner  komersil. Ini  mengindikasikan  bahwa  sifat  magnetik toner hasil sintesis menyamai toner komersil.
Hasil XRD (Gambar 4.8) menunjukkan adanya  senyawa  Fe 3 O 4 ( magnetite )  yang bersifat  ferrimagnetik.  Senyawa  inilah  yang memberikan efek suseptibilitas magnetik yang besar  dan  harganya  positif.  Sifat  ini  timbul karena elektron-elektronnya tidak berpasangan dan  spinnya  tersusun  antiparalel  sehingga meghasilkan  momen  magnet  yang  cukup besar [21] .
Gambar 4.8 Grafik Hasil Uji XRD Sampel Toner dengan Variasi CB
Hasil XRD juga menunjukkan pengaruh  ukuran  kristalit  toner  terhadap  nilai suseptibilitas  magnetiknya,  semakin  kecil serbuk toner, maka nilai suseptibilitas magnetiknya akan menurun. Hal ini disebabkan proses ball milling yang mempengaruhi  perubahan  letak  dan  arah  spin magnet pada bahan akibat tertumbuknya bahan dengan  bola-bola milling .  Hal  ini  sesuai dengan  penelitian  yang  telah  dilakukan  oleh Lestyowati [19] .

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil mengenai penelitian investigasi performa toner pada printer laser hasil variasi komposisi nano carbon  black ,  berdasarkan  data  dan  analisis yang telah dilakukan sebagai berikut:
1. Sintesis  toner  berbasis  nano carbon  black telah  berhasil  dibuat  dengan  menggunakan peralatan dalam skala laboratorium. Carbon black berukuran  nanometer  memiliki  peran penting  terhadap  performa  toner,  baik  sifat fisik  (ukuran  dan  distribusi  partikel)  toner maupun kualitas (sifat adhesif dan densitas) toner. Berdasarkan hasil foto SEM, toner 10 wt% CB hasil sintesis memiliki ukuran dan distrubusi  yang  seragam  dibanding  dengan toner 15 dan 20 wt% CB.
2. Nilai  suseptibilitas  magnetik  toner  hasil sintesis  terbesar  diberikan  oleh  toner  20 wt%  CB,  yaitu  sebesar  1,11  x  10 -4 m 3 /kg, yang  dimungkinkan  karena  butir  CB  yang lebih  besar.  Namun  demikian,  dengan mempertimbangkan hasil uji kualitas gambar  dan  adhesivitas.  Performa  terbaik ditunjukkan oleh toner 10 CB hasil sintesis.

## DAFTAR PUSTAKA
1. URL:http://www.idc.com/getdoc.jsp?contai nerId=prUK24220013.  Diakses  pada  10 Maret 2014
2. Banerjee,  S.  dan  Wimpenny,  D.I..  2006. Laser  Printing  of  Polymeric  Materials .
Rapid  Prototyping  and  Manufacturing Group,  Faculty  of  Computing  Science  and Engineering, DeMonfort University, Leicester, UK.
3. Wardani, P.Y.. 2013. Sintesis dan Karakterisasi Tinta Serbuk (TONER) berbahan  baku  Pasir  Besi  menggunakan XRD  dan  SEM-EDAX. Skripsi,  Jurusan Fisika Universitas Negeri Malang
4. Amon A. dan Bretler H.. Tinta Cetak dalam Bentuk  Bubuk  Kering. Paten  Indonesia nomor P-003525.
5. Schein,  L.B.. Electrophotography  and Development  Physics .  Springer  Series  in Electrophysics Volume 14, 1988, pp 36-41.
6. Ilmi,  F..  2013. Sintesis  Tinta  Kering (Toner)  Menggunakan  Bahan  Baku  Abu
Ringan  (Fly  Ash)  Sisa  Pembakaran  Batu Bara. Skripsi,  Jurusan  Fisika,  Universitas Negeri Malang.
7. Irvan, M.. 2005. Karakterisasi Tinta Kering (Toner)  dengan  Metode  Magnetik  dan Scanning ElectronMicroscopy (SEM) . Skripsi, FMIPA Institut Teknologi bandung.
8. Mark  E.  M.,  Chang,  H.,  Cox,  G.P.  dan Leonardo  J.L..  2010. Toner  Additives . Patent US 7687215 B2.
9. URL:http://www.gallifordconsulting.com/C hemically%20Prpared%20Toner%20Basics .pdf Diakses pada 10 Maret 2014.
10. Tanaka, M., dan Kamiya, B.. Evaluation of Flow  Properties  of  Toner  Powder  using Conical Rotor . Journal of Powder Technology Volume 181 (2008)pp 36-44.
11. Tanaka,  M.,  Komagata  M.,  Tsukada  M. Kamiya  H.. Fractal  Analysis  of  the influence  of  Surface  Roughness  of  Toner Particles  on  their  Flow  Properties  and Adhesion  Behavior .  Journal  of  Powder Technology 186 (2008) pp 1-8.
12. Yamamoto,  Y.,  Soda  R.,  Kano  J.,  Saito  F..
Dispersion  of  Carbon  Black  by  A  Media Mill  and  Correlation  of  its  Rate  Constant with  Beads  Impact  Energy .  Journal  of Powder  Technology  219  (2012)  pp  105- 110.
13. Lin,  J.H.. Identification  of  the  Surface
Characteristics  of  Carbon  Blacks  by Pyrolysis  GC-MASS .  Carbon  40  (2002)  pp 183-187.
14. Atif,  M.  Bongiovanni  M.,  Giorcelli  M., Celasco  E.,  Tagliaferro  A.. Modification and Characterization of Carbon Black with Mercaptopropyltrimethoxysilane .  Applied Surface Science 286 (2013) pp 142-148.
15. Rochman,  N.T..  2013. Pengembangan Teknologi  Pengolahan  Pasir  Besi  menjadi Nano  Partikel  Black  Oxide  sebagai  Bahan Baku Pigmen untuk Coating, Toner Printer dan Mesin Foto Copy. Universitas
Teknologi Sumbawa.
16. Gregory, P.. 1991. High-Technology Applications of Organic Colorants, Plenum
Press, New York. 17. Fink. 2013.
Reactive Polymers
Fundamentals and Applications . Elsevier.
18. Tanauma, A. dan Ferdy F.. Potensi Sumber Daya  Alam  Pasir  Besi  Pantai  Arakan Kabupaten  Minahasa  Selatan. Jurnal Ilmiah Sains Vol.11 No.2 Oktober 2011.
19. Lestyowati,  T..  2013. Pengaruh  Rasio Fe 3 O 4 :  Fe 2 O 3 ,  Rasio  Fe  :  Cdan  Ukuran Bulir Mineral Magnetik pada Suseptibilitas Magnetik Toner . Skripsi, Jurusan Fisika,Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan  Alam,  Universitas  Negeri Malang.
20. Kim  S.,  Huh  M.,  Yoon.  2004. Dry  Toner
Technology PVA Chemical Toner . Yeungnam University: School of Textile.
21. Vikman  K.,  dan  Sipi  K.. Applicability  of FTIR and Raman Spectroscopic Methods to The  Study  of  Paper–Ink  Interactions  in Digital Prints ”, Journal Of Imaging Science And  Technology  Volume  47,  Number  2, 2003 pp 146.