## STUDI KINETIKA VULKANISASI BELERANG PADA KOMPON KARET ALAM TANPA BAHAN PENGISI
Kinetics Study of Sulfur Vulcanization on Unfilled Natural Rubber Compound
Adi CIFRIADI dan Asron F. FALAAH Pusat Penelitian Karet Jalan Salak No 1 Bogor 16151 Email : cifriadi9748@gmail.com ; fafa_rossoneri@yahoo.com
Diterima tanggal 27 Februari 2013 / Disetujui tanggal 18 April 2013
Jurnal Penelitian Karet, 2013, 31 (2)  : 159 - 167 Indonesian  J.  Nat. Rubb. Res. 2013, 31 (2) : 159 - 167

## Abstract
The  three  kinds  of  sulfur  vulcanization systems, conventional, semi-efficient, and efficient vulcanization,  are  grouped  based  on  ratio  sulfur and  accelerator  used.  There  are  several parameters influencing the vulcanization such as vulcanization  temperature,  scorch  time, vulcanization  rate,  and  optimum  time  of vulcanization.  Vulcanization  rate  on  sulfur vulcanization can be measured by rheometer. Data of rheometer can be used to calculate reaction rate constant  and  activation  energy  by  using Arrheniuss  equation.  The  research  studied kinetics reaction of sulfur vulcanization on unfilled natural  rubber  compound  for  three  of  sulfur
0 0
vulcanization system at temperature 145 C,150 C,
0 0 160 C,  and  180 C with  observation  at  torque modulus value between 10% - 90%   vulcanization process. Result in this research show that high rate constant  reaction  and  low  activation  energy achieved by efficient vulcanization system
Keyword : Natural rubber, sulfur vulcanization, compound

## Abstrak
Ketiga  jenis  sistem  vulkanisasi  belerang yaitu vulkanisasi konvensional, semi-efisien, dan efisien  digolongkan  berdasarkan  perbandingan jumlah  belerang  dengan  bahan  pencepat  yang d i g u n a k a n .   B e b e r a p a   p a r a m e t e r   y a n g berpengaruh  dalam  vulkanisasi    diantaranya temperatur  vulkanisasi,  waktu  pra  vulkanisasi, laju  vulkanisasi,  dan  waktu  optimum  proses vulkanisasi. Untuk menentukan laju vulkanisasi pada  sistem  vulkanisasi  belerang  dapat  diukur dengan menggunakan alat rheometer. Data hasil pengujian  rheometer  dapat  digunakan  untuk menghitung  konstanta  laju  reaksi  dan  energi aktivasi  berdasarkan  persamaan  Arrhenius. Penelitian ini melakukan studi tentang kinetika reaksi  vulkanisasi  belerang  pada  kompon  karet alam  tanpa  bahan  pengisi  untuk  ketiga  sistem
0 0 vulkanisasi  belerang    pada  suhu  145 C, 150 C,
0 0
160 C,  dan  180 C  dengan  pengamatan  nilai
modulus  torsi  antara  10%  -  90%  proses vulkanisasi.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa  konstanta  laju  reaksi  paling  tinggi  dan energi  aktivasi  terendah  dicapai  oleh  sistem vulkanisasi efisien.
Kata kunci :  Karet  alam , vulkanisasi  belerang, kompon

## PENDAHULUAN
Dalam  pembuatan  barang  jadi  karet alam  terdapat  beberapa  faktor  yang mempengaruhi  sifat  fisiknya,  diantaranya viskositas  karet  alam,  sistem  vulkanisasi, dan  bahan  kimia  kompon.  Bahan  kimia tersebut  mempunyai  fungsi  spesifik  dan berpengaruh  pada  sifat,  karakteristik pengolahan  serta  harga  dari  kompon karetnya. Kompon karet setelah mengalami v u l k a n i s a s i   m e n g g u n a k a n   b a h a n pemvulkanisasi  akan  membentuk  jaringan tiga  dimensi  pada  struktur  molekul  karet s e h i n g g a   k a r e t   b e r u b a h   s i f a t   d a r i termoplastik menjadi stabil terhadap panas dengan  perbaikan  sifat  elastisnya  (Mark et al ., 2005).
Pada saat vulkanisasi, rantai molekul karet  dihubungkan  oleh  belerang  sehingga membentuk  ikatan  silang  antar  rantai molekul karet. Beberapa ikatan silang yang dihasilkan  tergantung  pada  kondisi pematangan  ( curing  condition ),  waktu, temperatur,  jumlah  bahan  kimia  dalam kompon  serta  tipe  vulkanisasi.  Parameter selama vulkanisasi yang harus diperhatikan adalah  waktu  yang  diperlukan  untuk memulai vulkanisasi, laju vulkanisasi, lama proses vulkanisasi dan rasio jumlah antara belerang  –  bahan  pencepat  yang  akan d i g u n a k a n .   L a j u   v u l k a n i s a s i   p a d a
vulkanisasi  belerang  dapat  diamati  dengan menggunakan alat rheometer.
Penggunaan  jumlah  belerang  dan bahan pencepat memungkinkan pengaturan jenis  dan  jumlah  ikatan  silang,  sehingga akan mempengaruhi sifat barang jadi karet yang  dihasilkan.  Sistem  konvensional, sistem  efisisen,  dan  sistem  semi-efisien merupakan sistem vulkanisasi yang dikenal berdasarkan  perbedaan  konsentrasi belerang  dengan  bahan  pencepat.  Reaksi antara belerang dengan karet dalam proses vulkanisasi diasumsikan mengikuti kinetika reaksi orde satu yaitu:
k Karet + belerang (S )       Karet   Sx   Karet 8
Dimana k merupakan konstanta laju reaksi pada  saat  pematangan  ( cure )  dan  bahan pencepat  berperan  sebagai  katalis  (Nah et al ., 2001).
Kinetika  kimia  adalah  bagian  ilmu kimia  fisika  yang  mempelajari  laju  reaksi kimia,  faktor-faktor  yang  mempengaruhi- nya,  serta  penjelasan  hubungannya terhadap mekanisme reaksi. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena adanya gerakan  molekul,  elemen  atau  ion  dalam mekanisme  reaksi  dan  laju  reaksi  sebagai fungsi  waktu.  Mekanisme  reaksi  dapat diperkirakan  dengan  bantuan  pengamatan dan  pengukuran  besaran  termodinamika
suatu  reaksi.  Dengan  mengamati  arah jalannya  reaktan  maupun  produk  suatu sistem  dapat  diketahui  nilai  laju  reaksi tersebut.
Laju  reaksi  vulkanisasi  dapat d i a s u m s i k a n   d e n g a n   p e r b a n d i n g a n konsentrasi  sulfur  itu  sendiri  dengan menggunakan persamaan berikut :
dimana:
[S ] = konsentrasi awal sulfur 0
[St] = k o n s e n t r a s i   s u l f u r   s e s u d a h beberapa waktu (t)
Menurut  Fujimoto  (1981),  persamaan kinetika  reaksi  orde  satu  dapat  ditulis d e n g a n     p e r s a m a a n   b e r i k u t   :
Nilai a merupakan konsentrasi awal reaktan,  sedangkan  nilai  x  adalah  jumlah reaktan yang direaksikan pada waktu t. Nilai k  adalah  kontanta  laju  reaksi  orde  satu. Reaksi vulkanisasi karet alam dapat diamati melalui data modulus torsi pada rheometer, sehingga modulus torsi dapat dianalogikan dengan persamaan :
(a – x) = M  -  M (3) H t a = M  -  M (4) H L S S S S S S S S +     Pencepat (Acc -R) +ZnO R Zn S 8 Acc S 8 R Kompleks pengaktifan belerang [+  Karet ] [ Karet ] S 8 Acc - Pencepat S 8 - Belerang S1,2

## Gambar 1. Mekanisme vulkanisasi belerang,
Figure    1.  Mechanism of sulfur vulcanization,
Sumber ( Source ): Honggokusumo,1994
ln        = -kt
[St] [S ] O (1)
ln (a – x) = -kt + ln a (2)
Cifriadi dan Falaah
Nilai  M   dan  M merupakan  modulus H L
torsi maksimum dan minimum, sedangkan M   adalah  modulus  torsi  pada  waktu  t.
t Persamaan  2,  3  dan  4  dapat  diuraikan sebagai berikut :
ln( M  – M ) = - k. t + ln (M  – M )         (5)
H t H L ln (M  – M ) – ln M  – M  =- k t H t H L
Apabila  persamaan  5  dibuat  kurva
penelitian ini adalah karet SIR 20, ZnO (z inc oxide )  ,  asam  stearat,  TBBS  sebagai  bahan pencepat karena merupakan jenis pencepat p r i m e r   y a n g   m e m b e r i k a n   w a k t u pravulkanisasi  yang  lambat  dengan  respon cepat  -  ditunda,  dan  belerang  (sulfur) sebagai bahan pemvulkanisasi. Karet SIR 20 yang  digunakan  memiliki  nilai  kadar  abu, kadar  zat  menguap  ( volatile  matter ),  kadar kotoran,  kadar  nitrogen,  PRI,  dan  Po berturut-turut  adalah  sebagai  berikut  : 0,85%; 0,35%; 0,06%; 0,46%; 61,8; dan 34.

## Pembuatan Kompon
Formulasi kompon   karet yang dibuat terdiri  dari  beberapa  sistem  vulkanisasi yaitu konvensional, semi-efisien dan efisien. P r o s e s   p e m b u a t a n   k o m p o n   s k a l a laboratorium  dilakukan  dengan  mengacu pada  prosedur  baku  ASTM–D-3182  pada mesin giling terbuka ( open mill ) dengan bobot bahan sebanyak 3 kali phr ( part per hundred rubber ),  bagian  seratus  karet).  Formulasi kompon  dalam  satuan  phr  disajikan  pada Tabel 1.

## Vulkanisasi Kompon Karet
Kompon  karet  divulkanisasi  dengan menggunakan mesin press hidraulik merek KMC  yang  tersedia  di  Pabrik  Percobaan Pusat  Penelitian  Karet  Bogor.  Mesin press hidraulik  diatur  pada  kondisi  tekanan  150 psi, dengan waktu yang ditetapkan menurut hasil  uji  karakteristik  vulkanisasi.  Suhu vulkanisasi  ditetapkan  sebagai  variabel
0 percobaan yaitu 145, 150,160 dan 180 C.

## Perhitungan  Laju  Reaksi  dan  Energi Aktivasi
P a d a   p e n e l i t i a n   i n i   d i l a k u k a n p e n g a m a t a n   t e r h a d a p   k a r a k t e r i s t i k vulkanisasi  pada    variasi  suhu  vulkanisasi
0 0 0 0
yaitu 145 C, 150 C, 160 C dan 180 C melalui rheometer  untuk  mengetahui  waktu vulkanisasi  masing-masing  formula,  torsi maksimum  (M ),  torsi  minimum  (M )  dan H L torsi pada waktu t. Pada penelitian ini pula dilakukan  perhitungan  untuk  mengetahui besarnya laju reaksi dan energi aktivasi dari masing-masing formula.
hubungan antara  ln (M  – M ) dengan waktu
H t t,  nilai  k  merupakan slope kurva  tersebut (Aprem et al , 2003). Data yang diperoleh dari rheometer seperti modulus torsi maksimum dan minimum digunakan untuk menghitung konstanta  laju  reaksi  dan  energi  aktivasi d e n g a n   m e n g g u n a k a n   p e r s a m a a n Arrhenius. Energi aktivasi adalah sejumlah energi minimum yang diperlukan oleh suatu zat  untuk  dapat  bereaksi  hingga  terbentuk zat  baru.  Nilai  k  yang  diperoleh  dapat digunakan  untuk  menghitung  energi aktivasi  reaksi  orde  1  melalui    persamaan Arrhenius sebagai berikut :
k = A exp ( - Ea/RT)                     (6)
Ea adalah energi aktivasi, sedangkan R adalah  tetapan  gas  sebesar  8,31  J/molK. Persamaan  (7)  dapat  analogikan  menjadi suatu persamaan garis linier yaitu :
Penelitian  ini  bertujuan  untuk memperkirakan  konstanta  laju  reaksi  dan energi aktivasi beberapa sistem vulkanisasi b e l e r a n g   b e r d a s a r k a n   k a r a k t e r i s t i k vulkanisasi  ( characteristic  vulcanization ) pada  kompon  karet  alam  tanpa  bahan pengisi.

## BAHAN DAN METODE
Penelitian  ini  dilakukan  di  Pabrik Percobaan  dan  Laboratorium  Fisika  Pusat Penelitian  Karet  Bogor  pada  periode  bulan Agustus  sampai  dengan  bulan  November tahun 2012.   Bahan kimia yang digunakan untuk  pembuatan  kompon  karet  dalam
ln k = ln [ A ]     - Ea R . 1 T (7)
y = ax + b
(8)
dimana y = ln k ; a = - Ea R ; x = 1 T ; b = ln [ A ]
Studi kinetika vulkanisasi belerang pada kompon  karet alam tanpa bahan pengisi

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Laju Reaksi dan Energi Aktivasi
Suatu  reaksi  kimia  apabila  ditinjau dari  segi  teknik  tentunya  diinginkan  laju r e a k s i   y a n g   s a n g a t   t i n g g i   d e n g a n menggunakan  konsentrasi  reaktan  yang kecil serta diperoleh hasil produk yang besar dan  biaya  yang  rendah.  Perhitungan  laju reaksi pada vulkanisasi kompon karet telah menggambarkan  cepat  atau  lambatnya waktu  yang  diperlukan  untuk  merubah kompon karet (reaktan) menjadi vulkanisat (produk).  Menurut  Levenspiel  (1999),  pada dasarnya  reaksi  kimia  tergantung  pada suhu  dan  komposisi,  sehingga  untuk  laju reaksi kimia dapat ditulis dengan :
r1 = f  (suhu), f  (komposisi)
1 2
Hasil    uji  karakteristik  vulkanisasi kompon percobaan yang divulkanisasi pada
0 0 0 0
suhu 145 C, 150 C, 160 C, dan 180 C  yang diperoleh  dari  rheometer  disajikan  dalam Tabel  2.  Dari  data  tersebut  diperoleh  nilai modulus  torsi  maksimum  (M ),  modulus H torsi minimum (M ), waktu optimum (t ) dan
L 90
waktu pra vulkanisasi (tS ). Kompon dengan 2 formulasi menggunakan sistem vulkanisasi efisien  (EV)  lebih  cepat  mencapai  waktu optimum  (t ),  karena  kompon  tersebut 90 memiliki  jumlah  bahan  pencepat  lebih b a n y a k   d i b a n d i n g   k o m p o n   d e n g a n m e n g g u n a k a n   s i s t e m   v u l k a n i s a s i konvensional dan semi-efisien.
Nilai  modulus  torsi  maksimum  (M ) H yang  tinggi  dicapai  oleh  kompon  yang m e n g g u n a k a n   s i s t e m   v u l k a n i s a s i
konvensional  (CV),  karena  jumlah  belerang pada  kompon  konvensional  lebih  banyak d i b a n d i n g   d e n g a n   k o m p o n   y a n g menggunakan  sistem  vulkanisasi  semi- efisien  dan  efisien.  Jumlah  belerang  yang banyak, menyebabkan jumlah ikatan silang ( crosslink ) semakin banyak yang terbentuk. Hal tersebut menyebabkan peningkatan nilai kekerasan  ( hardness )  sehingga  nilai modulus torsi akan meningkat. Kurva hasil uji  karakteristik  vulkanisasi  kompon disajikan pada Gambar 2.
Perhitungan  konstanta  laju  reaksi  (k) menggunakan persamaan 5. Pada penelitian ini  nilai  M yang  digunakan  yaitu  pada t rentang  10%  –  90%  vulkanisasi.    Dari persamaan  tersebut  kemudian  diperoleh kurva  hubungan  antara  ln  (M -  M )  dengan H t waktu (t).   Kemiringan atau s lope dari kurva tersebut  merupakan  nilai  k.  Kurva hubungan  antara ln (M - M ) dengan waktu t
H t
pada  suhu  vulkanisasi  145,  150,  160  dan 0 180  C disajikan dalam Gambar 3.
Kurva  pada  Gambar  3  menunjukkan pola yang hampir sama pada masing-masing formula  pada  beberapa  suhu  vulkanisasi. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa semakin  tinggi  suhu  vulkanisasi  maka konstanta  laju  reaksi  (k)  akan  meningkat. Nilai k untuk reaksi vulkanisasi paling cepat adalah pada sistem vulkanisasi efisien (EV). Nilai k sistem vulkanisasi efisien (EV1) 3 kali lebih  besar  dari  nilai  k  sistem  vulkanisasi konvensional  (CV1  dan  CV2).  Nilai  k  pada sistem  vulkanisasi  semi-efisien  (SE)  lebih kecil    dibanding  vulkanisasi  efisien  (EV), namun  2  kali  lebih  besar  dibanding vulkanisasi  konvensional  (CV1  dan  CV  2).

## Tabel 1. Formulasi kompon percobaan
Table 1. Formulation of experiment compound
Bahan Materials Kompon Compound CV1 CV2 SE1 SE2 EV1 EV2 SIR 20 100 100 100 100 100 100 ZnO 6 6 6 6 6 6 Asam Stearat 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 TBBS 0,7 0,7 1,5 1,5 2,5 2,5 Sulfur 2,5 3,5 1 1,7 0,5 0,35
SE  = Sistem vulkanisasi semi-efisien (Semi-efficient vulcanization system) EV  = Sistem vulkanisasi efisien (efficient vulcanization system)
CV  = Sistem vulkanisasi konvensional (Conventional vulcanization system)

## Cifriadi dan Falaah
Tabel 2. Data uji karakteristik vulkanisasi Table 2. Test data of vulcanization characteristics
O Temperatur vulkanisasi pada  145 C O Vulcanization temperature at 145 C Karakteristik pematangan
Curing characteristics Kompon
Compound
CV1 CV2 SE1 SE2 EV1 EV2 S Max - S Min', kg-cm S Max - S Min', kg-cm S Max - S Min', kg-cm S Max - S Min', kg-cm 5,44 5,29 3,67 4,9 2,67 1,84 S max (M ), kg-cm H S max (M ), kg-cm H S max (M ), kg-cm H S max (M ), kg-cm H
5,71 5,76 4,07 5,28 2,98 2,23 S min (M ), kg-cm L S min (M ), kg-cm L S min (M ), kg-cm L S min (M ), kg-cm L
0,27 0,47 0,4 0,38 0,31 0,39 t
t t t 90 90 90 90 , min : min.sec , min : min.sec , min : min.sec , min : min.sec
9:26 10:03 4:40 5:29 2:55 5:23 Scorch time Scorch time Scorch time
Scorch time ts ts ts ts 2,  min.sec 2,  min.sec 2,  min.sec 2,  min.sec
2,57 2,37 2,27 1,55 2,03 -
O
Temperatur vulkanisasi pada  150 C O Vulcanization temperature at 150 C 5,14 4,96 3,68 4,89 2,59 1,78 5,4 5,37 4,03 5,22 2,89 2,14 0,26 0,41 0,35 0,33 0,3 0,36 6:49 7:26 3:03 3:26 2 3:23 2,23 2,16 1,46 1,27 1,34 -
O
Temperatur vulkanisasi pada 160 C O Vulcanization temperature at 160 C 4,97 5,02 3,48 4,91 2,41 1,54 5,22 5,45 3,82 5,24 2,68 1,87 0,25 0,43 0,34 0,33 0,27 0,33 3:58 4:16 1:52 2:04 1:19 2:15 1,32 1,24 1,12 0,58 1,09 -
O
Temperatur vulkanisasi pada 180 C O Vulcanization temperature at 180 C 4,17 4,6 2,89 4,39 1,31 0,7 4,43 5,04 3,24 4,74 1,6 0,96 0,26 0,44 0,35 0,35 0,29 0,26 1:39 1:46 0:52 0:55 0:50 1:14 0,49 0,45 0,42 0,34 - -
dengan : S = Modulus torsi t  = waktu

## Studi kinetika vulkanisasi belerang pada kompon  karet alam tanpa bahan pengisi
CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 0 Gambar 2. Contoh kurva rheometer pada suhu vulkanisasi 150 C 0 Figure   2.  Example of rheometer curve at vulcanization temperature 150 C Waktu (menit) Time (minute) S (kg-cm) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0,7 1,4 2,1 2,3 3,5 4,2 4,9 5,6 6,3 7,0
Keterangan ( notes ) : 0 0 0 (a) suhu vulkanisasi 145 C     ; (b) suhu vulkanisasi 150 C ; (c) suhu vulkanisasi 160 C   ;   (d) suhu 0 vulkanisasi 180 C
0
0 (a) vulcanization temperature 145 C ; (b) vulcanization temperature 150  C ; (c) vulcanization temperature 0 0 145 C ; vulcanization temperature 180 C Gambar 3. Kurva hubungan ln (M - M ) vs waktu (t) H t Figure 3. Relation Curves  ln (M - M ) vs time (t) H t ‐2.500 ‐2.000 ‐1.500 ‐1.000 ‐0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 0 100 200 300 400 500 600 700 CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 ln (MH‐Mt) t (detik) ‐2.000 ‐1.500 ‐1.000 ‐0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 0 100 200 300 400 500 CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 t (detik) ‐2.500 ‐2.000 ‐1.500 ‐1.000 ‐0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 0 50 100 150 200 250 300 CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 t (detik) ‐3.000 ‐2.500 ‐2.000 ‐1.500 ‐1.000 ‐0.500 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 0 20 40 60 80 100 120 CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 t (detik) (a) (b) (d) (d) ln (MH‐Mt) ln (MH‐Mt) ln (MH‐Mt)

## Cifriadi dan Falaah
Sistem  vulkanisasi  efisien  (EV)  memiliki jumlah  bahan  pencepat  lebih  banyak  dari pada belerang, sehingga proses vulkanisasi akan berlangsung lebih cepat dibandingkan sistem  vulkanisasi  konvensional  (CV)  dan semi-efisien  (SE).  Nilai  k  disajikan  dalam Tabel 3.
Selain  faktor  suhu,  laju  reaksi  kimia juga  dipengaruhi  oleh  adanya  bahan  yang disebut  katalis.  Katalis  dapat  berfungsi untuk mempercepat reaksi hingga beberapa kali  lipat  atau  pula  memperlambat  reaksi ( negative  catalyst )  (Levenspiel,  1999).  Pada reaksi  vulkanisasi  bahan  pencepat  dapat dikatakan  sebagai  katalis  karena  dapat meningkatkan  laju  vulkanisasi.  Bahan pencepat  dapat  memperpendek  waktu vulkanisasi  dari  beberapa  jam  menjadi beberapa  menit  atau  detik  pada  suhu vulkanisasi tinggi (Gupta, 1978).
Suatu reaksi kimia dapat berlangsung endoterm  maupun  eksoterm.  Reaksi endoterm  spontan  terjadi  apabila  energi yang  diperlukan  cukup  diambil  dari lingkungan saja. Namun banyak reaksi yang memerlukan perlakuan panas untuk dapat bereaksi,  salah  satunya  adalah  reaksi vulkanisasi yang membentuk ikatan silang antar  karet  dan  belerang.  Oleh  karena  itu untuk  memulai  reaksi  vulkanisasi  perlu penambahan  energi  berupa  panas,  karena tak cukup hanya dengan mengambil energi dari  lingkungan  saja.  Keseluruhan  energi untuk  bereaksi  itulah  yang  dinamakan energi aktivasi.
Pada  percobaan  telah  dilakukan perhitungan energi aktivasi masing-masing kompon  dengan  sistem  vulkanisasi  yang berbeda  dan  suhu  vulkanisasi  yang  telah
ditetapkan.  Perhitungan  energi  aktivasi beberapa  sistem  vulkanisasi  menggunakan persamaan 7, selanjutnya dari persamaan 7 kemudian  diinterpertasikan  dalam  sebuah persamaan  garis  (8)  sehingga  terbentuk kurva  hubungan  antara  konstanta  laju reaksi  (ln  k)  dengan  suhu  vulkanisasi (1000/T). Energi aktivasi (Ea) dapat dihitung dari kemiringan ( slope ) pada kurva tersebut. Contoh  kurva  hubungan  antara  konstanta laju  reaksi  dengan  suhu  vulkanisasi disajikan dalam Gambar 4, sedangkan nilai energi  aktivasi  masing-masing  formula disajikan dalam Tabel 4.
Tabel  4.  memperlihatkan  kompon dengan sistem vulkanisasi efisien (EV1 dan EV  2)  menghasilkan  energi  aktivasi  yang lebih  kecil  dibandingkan  energi  aktivasi sistem  vulkanisasi  konvensional  (CV) m a u p u n   s e m i - e f i s i e n   ( S E ) ,   h a l   i n i dikarenakan sistem vulkanisasi efisien (EV) mencapai waktu optimum (T ) paling cepat,
90 sehingga  energi  yang  dibutuhkan  untuk reaksi vulkanisasi lebih kecil.
Pada  vulkanisasi  konvensional  energi aktivasi  cukup  besar  karena  pencapaian waktu  optimum  lebih  lama  dan  jumlah bahan  pencepat  lebih  sedikit  dari  jumlah belerang.  Jumlah  belerang    yang  banyak menyebabkan  jumlah  ikatan  silang  yang terbentuk  cukup  banyak  dan  derajat vulkanisasi  meningkat,  sehingga  energi aktivasi  menjadi  lebih  besar.  Ikatan  silang yang  terbentuk  pada  sistem  vulkanisasi konvensional (CV) merupakan ikatan silang polisulfida  yang  mengandung  banyak  atom belerang (Suparto &  Santosa, 2002). Selama proses pemanasan dan pemasakan kompon, ikatan  polisulfida  akan  putus  membentuk ikatan silang yang lebih pendek dan semakin
Tabel 3. Nilai k pada suhu vulkanisasi 145 0 C, 150 0 C, 160 0 C dan 180 0 C
Table 3. k value at vulcanization temperature 145 0 C , 150 0 C , 160 0 C and 180 0 C Kompon Compound
Konstanta laju reaksi (k), detik -1 Reaction rate constant, second -1 145 0 C 150 0 C 160 0 C 180 0 C CV1 0,005 0,006 0,011 0,032 CV2 0,004 0,005 0,010 0,028 SE1 0,010 0,017 0,031 0,083 SE2 0,008 0,014 0,026 0,071 EV1 0,018 0,031 0,051 0,095 EV2 0,008 0,016 0,025 0,059
Studi kinetika vulkanisasi belerang pada kompon  karet alam tanpa bahan pengisi
‐6.000 ‐5.000 ‐4.000 ‐3.000 ‐2.000 ‐1.000 0.000 2.150 2.200 2.250 2.300 2.350 2.400 2.450
CV 1 CV 2 SE 1 SE 2 EV 1 EV 2 ln k 1000 ( 0 K) T

## Gambar 4. Kurva hubungan konstanta laju reaksi vs suhu vulkanisasi
Figure 4. Relation curves of reaction rate constant vs vulcanization temperature

## Tabel 4. Nilai energi aktivasi kompon
Table 4. Activation energy value of compound
Kompon Compound Persamaan kurva Curves equation Slope Slope R (J/mol K) Energi aktivasi ( kJ/mol) Activation energy ( kJ/mol) CV1 y=-10,25x + 19,18 10,25 8,31 85,18 CV2 y=-10,71x + 20,09 10,71 8,31 89,00 SE1 y=-11,05x + 21,97 11,05 8,31 91,83 SE2 y=-11,38x + 22,54 11,38 8,31 94,57 EV1 y=-8,468x + 16,42 8,47 8,31 70,37 EV2 y=-10,03x + 19,38 10,03 8,31 83,35

## Cifriadi dan Falaah
banyak  pemutusan  ikatan  silang  dapat m e n y e b a b k a n   e n e r g i   a k t i v a s i   y a n g diperlukan semakin besar.
Penggunaan jumlah bahan pencepat yang  bervariasi  pada  kompon  percobaan telah  menghasilkan  energi  aktivasi  yang berbeda. Penelitian ini hanya menggunakan satu  jenis  bahan  pencepat  yaitu  TBBS sehingga  untuk  bahan  pencepat  jenis  lain energi aktivasi yang dihasilkan akan berbeda karena  setiap  bahan  pencepat  mempunyai k e l e b i h a n   m a s i n g - m a s i n g ,   n a m u n mempunyai  fungsi  yang  sama  untuk mempercepat  reaksi  vulkanisasi.  Oleh karena  itu  dalam  memilih  bahan  pencepat yang  digunakan  harus  mempertimbangkan beberapa  faktor  seperti  umur  bahan  pada saat  disimpan,  sensitivitas  bahan  terhadap kelembaban udara, kecepatan dalam proses vulkanisasi  dan  pengaruh  terhadap  sifat akhir produk (Ciesielski, 1999).

## KESIMPULAN DAN SARAN
Konstanta  laju  reaksi  dan  energi a k t i v a s i   p a d a   p r o s e s   v u l k a n i s a s i dipengaruhi  suhu  reaksi,  bahan  pencepat s e r t a   b e b e r a p a   f a k t o r   l a i n   s e p e r t i konsentrasi pereaksi, faktor tumbukan, luas permukan  partikel.  Bahan  pencepat  dapat mempercepat  laju  reaksi  dan  menurunkan energi aktivasi. Penelitian ini menggunakan bahan  pencepat  TBBS  yang  menghasilkan laju  reaksi  paling  cepat  dan  energi  aktivasi paling rendah   pada kompon dengan sistem vulkanisasi efisien (EV1). Penggunaan bahan pencepat  selain  TBBS  diperkirakan menghasilkan  nilai  yang  berbeda,  namun fungsi  bahan  pencepat  tetap  sama. Penelitian  ini  perlu  dilakukan  pengujian sulfur  bebas  dan  sulfur  terikat  sehingga diperoleh data jumlah sulfur yang bebas dan sulfur  terikat  dalam  vulkanisat  untuk menghitung  laju  reaksi  vulkanisasi  dan energi  aktivasi  yang  dapat  digunakan sebagai pembanding perhitungan laju reaksi dan  energi  aktivasi  dengan    menggunakan data dari rheometer.

## DAFTAR PUSTAKA
Aprem,  A.S.,  S.  Thomas,  K.  Joseph,  N.  M. Barkoula,  and  J.  K.  Kocsis.  2003. Sulphur  vulcanization  of  styrene butadiene  rubber  using  new  binary accelerator  systems. Journal  Of Elastomers And Plastics, 35: 29-55.
ASTM International. 2007. Standard practice for rubber- materials, equipment, and procedures  for  mixing  standard compound  and  preparing,  standar vulcanized  sheets. ASTM  D.3182. West  Conshohocken,  Pennsylvania: American  Society  for  Testing  and Materials International.
Ciesielski, A. 1999. An Introduction to Rubber Technology .  Rapra  Technology Limited. Shropshire. p.35.
Fujimoto, K., T. Nishi and T. Okamoto.  1981. Devulcanisation  of  NB  Based  Latex Products  For  Tyre  Applications. International  Polymer  Science  and Technology , 8(8): 29-30.
Gupta, Rajendra K. 1978. Rubber technology and  manufacture .  Small  Business Publication . New Delhi.
Honggokusumo,  Suharto.  1994. Sistem vulkanisasi, Dalam  kumpulan makalah kursus pengolahan barang jadi karet. Balai Penel itian  Teknologi Karet. Bogor.
Levenspiel, Octave. 1999. Chemical reaction engineering . John Wiley & Sons Inc.
New York.
Mark, J.E., B. Erman and  F. R. Eirich. 2005. Science and technology of rubber 3rd edition ,  Elsevier  Academic  Press., United  States  of  America,  p:  321  – 366.
Nah,  Changwoon.,  W.D.  Kim,  and  S.Lee. 2001. Effects of carbon black content and  vulcanization  type  on  cure c h a r a c t e r i s t i c s   a n d   d y n a m i c mechanical  property  of  styrene- butadiene  rubber  compound. Korea Polymer Journal , 9(3):157-163.
Santosa,  Agus  M  dan  D.  Suparto.  2002. Kimia  dan  teknologi  vulkanisasi . Dalam  kumpulan  makalah  kursus teknologi  barang  jadi  karet.  Balai Penelitian Teknologi Karet. Bogor.

## Studi kinetika vulkanisasi belerang pada kompon  karet alam tanpa bahan pengisi