## PENGARUH FILLER BENTONIT TERMODIFIKASI TERHADAP PERILAKU SIFAT MEKANIK EBONIT KARET ALAM
Effect of  Modified Bentonite Filler on the Behavior of  Mechanical Properties of  Natural Rubber Ebonite
1,2 1 2
Asron Ferdian Falaah , Mochamad Chalid , dan Mohamad Irfan Fathurrohman
1 Departemen Teknik Metalurgi dan Material - Universitas Indonesia, Depok 16424 Jawa Barat
2 Unit Riset Bogor Getas- Pusat Penelitian Karet, Jalan Salak Nomor 1 Bogor 16128 Jawa Barat Email : asron1985@gmail.com
Diterima 4 April 2022  / Direvisi  20 Mei 2022 / Disetujui 10 Juni 2022

## Abstrak
Karet  ebonit  mempunyai  keunggulan karena  sifat  mekanik  yang  tinggi,  kaku,  dan keras  namun  cenderung  mudah  getas. Penambahan  filler  clay  yang  mengandung bentonit  dinilai  dapat  mengurangi  sifat  getas karet ebonit. Studi ini mencoba membuat karet ebonit  berbasis  karet  alam  dengan  variasi bentonit sebagai filler 0, 2, 4, 6, 8, 10 phr yang dicampur sebagai masterbatch karet alam yang menggunakan  surfaktan  kationik,  dengan karet  alam  jenis  RSS  1,  belerang  30  phr  dan bahan aditif  lain dengan   waktu 90 menit dan
0 suhu  vulkanisasi  160 C.  Uji  sifat  rheologi menunjukkan    semakin  bertambahnya masterbatch  yang  mengandung  bentonit  dan dan  surfaktan  kationik  ditambahkan  akan memberikan pelunakan pada komposit. Hasil pengujian kekerasan menunjukkan   kenaikan dengan  ber tambahnya  bentonit  yang digunakan. Pengujian kuat tarik komposit b4 (4  phr  bentonit)  menghasilkan  nilai  tertinggi 2 41,3  N/mm   dan  modulus  young  362,77
2 N/mm .  Hasil  uji  SEM  menunjukkan permukaan  lebih  halus  pada  b4  dengan terbentuk agregat yang sangat kecil dibanding dengan b10 yang cenderung lebih besar ukuran agregat.  komposit  b4  mengindikasikan  filler terdistribusi baik karena ukuran agregat kecil sehingga  memberikan  pengaruh  terhadap kekuatan  mekanik  lebih  tinggi  dibanding dengan  komposit    b10  dengan  agregat  besar
yang  cenderung  terjadi  aglomerasi  sehingga filler tidak terdistribusi dengan baik.
Kata  kunci:  karet  alam,  ebonit,  bentonit, bahan pengisi, sifat mekanik

## Abstract
Ebonite  rubber  has  advantages  because  of   its high  mechanical  properties,  rigidity,  and  hardness but  tends  to  be  brittle. The  addition  of   filler  clay containing  bentonite  is  considered  to  reduce  the brittle  nature  of   ebonite  rubber. This  study  makes natural rubber-based ebonite rubber with bentonite variations  as  filler  0,  2,  4,  6,  8,  10  phr  mixed  as natural  rubber  masterbatch  containing  cationic surfactants, with natural rubber type RSS 1, sulfur 30 phr and other additives with a vulcanization time of  90 minutes and a vulcanization temperature of 0 160 C . The rheological properties test showed that the addition of  the masterbatch containing cationic surfactant  was  added  to  the  softening  of   the vulcanizate. The results of  the hardness test show an increase with the addition of  the bentonite used. The tensile strength test of  vulcanized b4 (4 phr bentonite)
2 resulted  in  the  highest  value  of   41.3  N/mm   and 2 Young's modulus of  362.77 N/mm . The results of the SEM test show that the surface is smoother in b4 with very small aggregates formed compared to b10 which tends to have larger aggregate sizes. The SEM test results show a rough surface on b4 compared to smooth  b10,  indicating  that  the  filler  is  good distributed  thus  resulting  in  higher  mechanical
strength compared to the smooth surface formed by the  agglomeration  of   the  filler.  Composite  b4 indicates that the filler is well distributed because the size of  the aggregate is small so that it has a higher effect on mechanical strength compared to composite b10 with large aggregates which tend to agglomerate because the filler is not well distributed.
Keywords: natural rubber, ebonite, bentonite, filler, mechanical properties

## Pendahuluan
Karet  alam  merupakan  material  yang mempunyai  sifat  unggul  dibanding  material elastomer  lain  yaitu  berupa  sifat  tahan terhadap air, daya lenting tinggi, sifat mekanik yang  baik  dan  mampu  mengalami strain induced  crystallization yaitu  suatu  kondisi dimana  ketika  karet  mengalami  kristalisasi yang  diinduksi  dengan  adanya  regangan (Hernandez et al ., 2012). Sifat lain karet alam yang dapat menjadi nilai tambah adalah sifat kekerasannya. Karet alam dapat dimodifikasi dengan menambahkan bahan pemvulkanisasi dalam  jumlah  besar  sehingga  mempunyai kekuatan  mekanik  tinggi,  kekerasan  yang tinggi,  kuat  ( rigid ),  dan  ringan  yang  dikenal dengan karet ebonit.
Karet  ebonit  dibuat  dengan  bahan pemvulkanisasi  belerang  (sulfur)  dalam jumlah  banyak  mencapai  30-40%  dengan proses vulkanisasi yang cukup lama (Malomo et  al .,  2019).  Akibat  jumlah  belerang  yang banyak  maka  terbentuk  ikatan  silang  yang banyak  sehingga  mengakibatkan  rantai p o l i m e r   s u l i t   u n t u k   b e r ge r a k   b e b a s dikarenakan setiap ruang kosong ( free volume ) menjadi  lebih  kecil.  Hal  ini  mengakibatkan rantai    polimer  yang  sulit  bergerak  sehingga menjadi  keras,  kaku  atau  kurang  fleksibel. Semakin  keras  karet  ebonit,  akan  cenderung lebih  mudah  getas  dan  ketangguhan berkurang.
Modifikasi  lain  untuk  meningkatkan kekuatan  mekanik  karet  alam  juga  dapat
dilakukan  dengan  menambahkan  bahan pengisi  atau filler . Filler dalam  suatu  matriks polimer  berperan penting dalam memberikan pengaruh  terhadap  peningkatan  kekuatan material salah satunya adalah modulus Young yang  merupakan  ketahanan  material  untuk mengalami  perubahan  bentuk  pada  saat material  tersebut  diberikan  suatu  gaya, sehingga peran filler menjadi sangat signifikan dengan  peningkatan  sifat  mekanik  polimer. Penggabungan antara matrik polimer dengan filler terjadi  secara  alami  membentuk  suatu jaringan  ( filler  network ).  Dalam filler  network terjadi  interaksi  antar  permukaan  karet  dan filler ,  selanjutnya  terjadi  penguatan  yang disebabkan  pembentukan  struktur  kompleks filler yang aktif  (Ivanoska-Dacikj et al ., 2017).
Penambahan filler juga  dinilai  merupakan cara untuk mengurangi sifat getas karet karena filler dapat memberikan aksi pelumasan pada rantai  sehingga  mengurangi  kekakuan  yang mengakibatkan  mudah  mengalami  getas  (Al- Maamori et  al .,  2018).  Semakin  banyak filler yang  ditambahkan  juga  akan  menghasilkan fenomena  nilai  kekerasan  dan  kuat  tarik cenderung menurun karena terjadi aglomerasi partikel filler pada  matrik  karet  (Winya  & Pittayaprasertkul,  2015). Filler yang  umum digunakan  untuk  barang  jadi  karet  adalah silika, carbon black (Sengloyluan et al ., 2014) dan dari bahan clay seperti motmorillonit dan halloysite (Pan et al ., 2013).
Bentonit merupakan material yang banyak terkandung  dalam clay yang  saat  ini  banyak diteliti dan dimanfaatkan sebagai filler material salah  satunya  karet.  Selain  sebagai filler bentonit  juga  mempunyai  keunggulan  yaitu sifat  tahan  terhadap  panas  dan  api,  Adanya lempung ( clay ) yang ditambahkan pada matrik karet dinilai juga mampu meningkatkan sifat ketahanan api  (Gatos & Karger-Kocsis, 2010).
Bentonit  tidak  dapat  langsung  digunakan sebagai filler pada  karet  karena  bentonit merupakan material yang hidrofilik sedangkan karet  bersifat  hidrofobik  sehingga  akan menyebabkan  terjadinya  aglomerasi  bentonit
pada matrik karet. Modifikasi bentonit sangat diperlukan  untuk  meningkatkan  interaksi bentonit  dengan  karet.    Penelitian  ini melakukan modifikasi dengan cara pertukaran kation  menggunakan  surfaktan  kationik  dan pengecilan  ukuran  dengan  tujuan  untuk memperbesar interaksi antara bentonit dengan karet.
Mekanisme  pertukaran  kation  terjadi karena  kation  anorganik  dalam  galeri digantikan  dengan  kation  organik.  Beberapa metode  pertukaran  kation  telah  dilakukan salah satunya adalah menggunakan surfaktan organik.  Jenis  surfaktan  ini  yang  biasa digunakan  untuk  memodifikasi  bentonit adalah  kation  primer,  sekunder,  tersier  dan kuarterner  alkilammonium  atau  kation alkilphosponium.  Reaksi  pertukaran  kation menghasilkan  susunan  ion  alkilammonium dalam  galeri  yang  berbeda,  bergantung  dari kapasitas  tukar  kation  atau  konsentrasi surfaktan  (Apinon et  al .,  2008)  dan  panjang rantai organik yang digunakan (Jankovi č et al ., 2011).
Penelitian ini menggunakan bentonit yang dimodifikasi  untuk  selanjutnya  digunakan sebagai filler ke dalam matrik karet alam untuk kemudian  diproses  menjadi  karet  ebonit berbasis  karet  alam.  Tujuan  studi  ini  untuk mempelajari  pengaruh  penambahan  bentonit termodifikasi  terhadap  perilaku  fisik  dan mekanik dari ebonit berbasis karet alam.

## Bahan dan Metode

## Bahan Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  bahan  kimia pada tingkatan mutu teknis. Bahan kimia yang digunakan terdiri dari bahan untuk pembuatan masterbatch karet alam-bentonit dan kompon karet  ebonit.  Bahan  untuk  pembuatan masterbatch karet alam-bentonit adalah lateks pekat  karet  alam  dengan  kadar  karet  kering (KKK) 60-65% yang diperoleh dari PT Bumi Rambang Kramajaya di Palembang, bentonit yang  diperoleh  dari  Sud-Chemie  (Germany), dihydrogenated  tallowethyl  hydroxyethylmonium
methosulfate (Tetranyl®  AT-7590)  sebagai surfaktan kationik   dan poly(oxyethylene lauryl ether) (Emulgen  147)  sebagai  surfaktan nonionik  yang  diperoleh  dari  PT  KAO I n d o n e s i a .   M e t a n o l   s e b a g a i   b a h a n penggumpal  karet  yang  diperoleh  dari  CV New Green Indotama di Indonesia
Bahan  untuk  pembuatan  kompon  karet ebonit  adalah  karet  alam  jenis  RSS  1  ( ribbed smoke sheet ) yang diperoleh dari PT Tjibodas di Bogor,  zinc  oxide  (ZnO)  dan  asam  stearate (Aflux  52)  dari  Lanxess  Company  sebagai activator, N–cyclohexyl–2–  benzothyazil  –  3 sulfenamide (CBS)  yang  diperoleh  dari Shandong Co (China) sebagai bahan pencepat dan  bahan  pemvulkanisasi  berupa  belerang (sulfur  SP-325)  produksi  oleh  Miwon Commercial  Co  Ltd  yang  disuplai  oleh  PT Multi Citra di Indonesia.
Metode Pembuatan Masterbatch Karet Alam – Bentonit
Ta h a p   p e r t a m a   a d a l a h   p r e p a r a s i pembuatan  masterbatch  karet  alam-bentonit. Pembuatan  masterbatch  dilakukan  mengacu pada proses pembuatan dengan bahan dalam fasa  cair  yaitu  lateks  pekat  yang  dicampur dengan bentonit (Fathurrohman et al ., 2020). Komposisi  masterbatch  yang  dibuat  terdiri dari  lateks  pekat  100  phr  ( part  per  hundred rubber ) KKK 40%, bentonit 15 phr konsentrasi 3%,  surfaktan  kationik  1  phr  konsentrasi  5% dan surfaktan nonionik 3 phr konsentrasi 10%.
Proses  pertama  adalah  bahan  baku  lateks pekat  dari  KKK  60-65%  diencerkan  menjadi K K K   s e k i t a r   4 0 %   d a n   s e l a n j u t n ya ditambahkan  surfaktan  nonionik  (Emulgen 147). Jenis anionik surfaktan berfungsi untuk menstabilkan  lateks.  Surfaktan  noninic merupakan  surfaktan  yang  memiliki  group hidrofilik  yang  tidak  bermuatan  sehingga dapat  berinteraksi  dengan  berbagai  jenis surfaktan  lainnya.  Mekanisme  proses menstabilkan  lateks  dengan  surfaktan nonionik  adalah  melalui  proses  stabilisasi steric dimana terjadi proses kelebihan tekanan osmotik  pada  daerah  interaksi  antara  dua
partikel yang saling berdekatan (Singh & Mei, 2013). Mekanisme  seperti  yang  terlihat  pada Gambar  1  dimana  partikel  polimer  yang melekat  pada  permukaan  akan  membentuk lapisan  yang  akan  mengakibatkan  terjadinya gaya tolak antar partikel sehingga tidak terjadi agregasi.
Proses  kedua  adalah  penguapan  amoniak yang terkandung dalam lateks dengan proses pengadukan  selama  4  jam  pada  temperatur
0 ruang  30 C.  Lateks  yang  sudah  diuapkan a m o n i a k n ya   k e mu d i a n   d i t a m b a h k a n surfaktan  kationik  (Tetranyl  AT-7590) kemudian  dilakukan  pengadukan  pada  300 rpm  selama  15  menit.  Tetranyl  AT-7590 merupakan  jenis  surfaktan  kationik  dengan golongan garam quartenary ammonium yang mengandung  asam  lemak  atau  lemak terhidrogenasi sebagian ( partially  hydrogenated tallow ) (Gambar 2).
Mekanisme  kerja  surfaktan  kationik berbeda dengan nonionik. Surfaktan kationik umumnya  mer upakan  rantai  panjang hidrokarbon  dengan  gugus  amina  kuartener sebagai  komponen  hidrofilik  (Singh  &  Mei, 2013).  Surfaktan  ini  mempunyai  gugus fungsional  bermuatan  positif   sehingga  akan saling tarik menarik dengan partikel karet yang bermuatan  negatif   yang  selanjutnya  terjadi ketidakstabilan  (antistatik)  partikel  karet sehingga  cenderung  akan  mudah  terjadi - penggumpalan  karet.  Adanya  lemak  RCOO pada  surfaktan  kationik  Tetranyl  AT-7590 menyebabkan terjadinya pelunakan pada karet sehingga  memudahkan filler bentonit    untuk dapat masuk dalam matrik karet tersebut.
Proses  ketiga  adalah  pembuatan  dispersi bentonit dengan menambahkan air pada suhu 0 65 C  dengan  pengadukan  selama  20  menit pada  kecepatan  pengadukan  300  rpm
Gambar 1. Mekanisme stabilisasi steric
Gambar 2. Struktur kimia surfaktan kationik partially hydrogenated tallow
(Gambar  3a).  Proses  dispersi  dilanjutkan dengan alat homogenizer dengan pengadukan cepat menggunakan putaran 2500 rpm selama 15 menit untuk memperoleh dispersi bentonit dengan  ukuran  lebih  kecil.  Setelah  diperoleh dispersi  bentonit  (3%)  proses  selanjutnya adalah pencampuran dispersi bentonit dengan lateks  yang  mengandung  surfaktan  kationik dengan  pengadukan  selama  30  menit  pada kecepatan  pengadukan  600  rpm.  Campuran s e l a n j u t n y a   d i g u m p a l k a n   d e n g a n menggunakan  metanol  dan  hasil  gumpalan kemudian  digiling  dengan  mesin creeper sehingga  dihasilkan  bentuk  lembaran (Gambar  3b).  Hasil  gilingan  kemudian
0 dikeringkan pada suhu 60 C selama 72 jam di dalam oven hingga diperoleh karet kering atau masterbatch karet alam – bentonit.

## Pembuatan Karet Ebonit
Pembuatan  karet  ebonit  dilakukan  dalam dua tahap yaitu tahap pembuatan kompon dan vulkanisasi.  Proses  pembuatan  kompon dilakukan menggunakan mesin giling terbuka ( open  mill ).    Pembuatan  kompon  dimulai dengan  pencampuran  karet  dengan  bahan kimia  dalam  mesin  giling  terbuka  skala laboratorium  berkapasitas  1000  g/batch (merek  Berstorf).  Susunan  bahan  kompon divariasikan berdasarkan jumlah filler bentonit
Gambar 3. Pembuatan masterbatch karet alam – bentonit
Tabel 1. Formula kompon karet ebonit berbasis karet alam
Pengaruh  filler bentonit termodifikasi terhadap perilaku sifat mekanik ebonit karet alam
yang ditambahkan yaitu 0, 2, 4, 6, 8 dan 10 phr. Susunan  kompon  disajikan  pada  Tabel  1 dalam  satuan parts  per  hundreed  rubber (phr) atau  bagian  per  seratus  karet.  Satuan  phr umum  digunakan  pada  pembuatan  kompon karet  dimana  pada  setiap  penimbangan dikonversi  ke  dalam  berat  bagian  komponen penyusunnya  (Hendrawan  &  Purboputro, 2015).
Pemakaian  bahan  dalam  penelitian  ini disajikan dalam Tabel 1.   Bahan pada Tabel 1 kemudian  diproses  di  dalam  mesin  giling terbuka dua roll dengan urutan masuk bahan seperti yang disajikan pada Tabel 2. Karet alam RSS  1  dimastikasi  terlebih  dahulu  dengan tujuan  untuk  menurunkan  viskositasnya sehingga  lebih  mudah  bercampur  dengan bahan  kimia.  Karet  alam  RSS  1  yang  telah dimastikasi  menjadi  lebih  lunak  ditandai
Tabel 2. Tahap proses pencampuran menggunakan mesin giling terbuka.
Gambar 4. Proses pembuatan kompon ebonit
dengan  wujudnya  yang  menjadi  plastis. Selanjutnya masterbatch karet alam – bentonit ditambahkan  setelah  proses  mastikasi  RSS1. Bahan  kimia  kompon  karet  selanjutnya ditambahkan  dengan  urutan  ZnO,  asam stearat,  CBS  dan  terakhir  belerang.  Setelah seluruh  bahan  kimia  kompon  karet  selesai
ditambahkan,  maka  karet  terus  digiling  dan dihomogenkan ( remilling  and  blending ) hingga diperoleh lembaran kompon (Gambar 4).
Lembaran  kompon  karet  kemudian didiamkan selama 24 jam dengan tujuan agar dispersi  bahan  lebih  merata.  Setelah didiamkan  selama  24  jam  sampel  kemudian
divulkanisasi  untuk  menjadi  komposit  pada
0 suhu 160 C dengan menggunakan mesin tekan tipe compression moulding merek KMC. Proses vulkanisasi  dilakukan  selama  90  menit. Sampel  selanjutnya  diuji  di  Laboratorium Fisika Unit Riset Bogor-Getas Pusat Penelitian Karet  untuk  pengujian  kuat  tarik  ( tensile strength ), dan kekerasan shore D

## Pengujian Karakteristik Rheologi
Pengujian  karakteristik  vulkanisasi  atau sifat rheologi yang   dilakukan sesuai prosedur
o uji  pada  ASTM  D  2084-17  pada  suhu  160 C menggunakan Rheometer tipe MDR ( Moving Die  Rheometer )  merek  Alpha  2000.  Pada pengujian  ini  diperoleh  waktu  vulkanisasi optimal  (t90),  torsi  maksimum  (M ),  torsi
H minimum (M ), torsi optimum (M M ), waktu
L
H- L
mulai vulkanisasi tS2 ( scorch time ).
Pengujian Sifat Fisik dan Mekanik Pengujian Kekerasan ( Hardness )
Pengujian sifat fisik dan mekanik meliputi parameter  kekerasan  dengan  menggunakan alat  uji  kekerasan  Shore  D  dengan  range pengukuran  0  –  100  HD,    resolusi  0,5  HD, akurasi 1% dan ukuran diameter indenter 0,1 mm.  Pengukuran  kekerasan  dilakukan  pada 0 suhu ruang  29 C.
Pengujian Berat Jenis ( Density )
Pengujian  berat  jenis  dilakukan  dengan menimbang contoh di udara dan menimbang kembali contoh dalam air. Prinsipnya adalah berat contoh uji di dalam air akan lebih kecil dari berat contoh di udara karena ada tekanan ke atas yang besarnya sama dengan berat air yang  dipindahkan,  apabila  berat  jenis  air  1 g/ml, maka berat air  yang dipindahkan sama dengan  volume  contoh  uji.  Pengujian  ini mengacu pada standar ASTM D.297:2015.
Pengujian Kuat Tarik ( Tensile Strength ).
P e n g u j i a n   k u a t   t a r i k   d i l a k u k a n menggunakan  mesin  uji  UTM  ( Universal Testing  Machine )  merek  MTS  .  Pengujian dilakukan  dengan  kecepatan  tarik  10  mm/s. Model  dari  penjepit  sampel  uji  tarik  adalah dengan menggunakan model silinder.

## Hasil dan Pembahasan

## Karakteristik Rheologi
Hasil uji dengan menggunakan rheometer diperoleh  kurva  hubungan  antara  waktu vulkanisasi  (min:  sec)  dan  besarnya  torsi dalam (dNm) (Gambar 5) dan hasil parameter rheologi  disajikan  dalam  Tabel  3.  Nilai  MH menunjukkan bahwa komposit menjadi lebih
Pengaruh  filler bentonit termodifikasi terhadap perilaku sifat mekanik ebonit karet alam
Gambar 5. Kurva rheologi hubungan torsi vs waktu vulkanisasi
kuat dan elastis, semakin besar nilai MH maka semakin elastis komposit tersebut. Sementara nilai ML berkaitan dengan sifat mudah terjadi pelunakan  ketika  komposit  diberikan  gaya tekan  dan  geser,  semakin  rendah  nilai  ML maka  semakin  mudah  komposit  tersebut dibentuk.
Nilai  MH-ML  menunjukkan  besarnya ikatan  silang  antara  molekul  karet  dengan belerang  yang terbentuk saat terjadinya reaksi vulkanisasi.  Waktu  vulkanisasi  optimal menggambarkan waktu yang diperlukan oleh agar  kompon  karet  untuk  mencapai  90% tervulkanisasi (Ngamsurat et al ., 2011).
Pada  gambar  terlihat  bahwa  torsi  yang besar  dicapai  oleh  komposit  b6.  Berdasarkan kurva terlihat bahwa pencapaian torsi tertinggi (M )  dicapai  oleh  komposit  dengan filler H bentonit 6 phr. Pada komposit b0, b2, b4 nilai torsi  minimum  (M )  cenderung  meningkat,
L akan tetapi semakin banyak jumlah filler yang mengandung  surfaktan  kationik  (Tetranyl) yang  ditambahkan  maka  akan  menurunkan nilai  M semakin  menurun  seperti  pada L komposit  b6,  b8  dan  b10.  Penurunan  ini dikarenakan  surfaktan  kationik  memberikan efek pelunakan ( plasticizing ) (Galimberti et al ., 2017 ; Sookyung et al ., 2014).
Tabel 3. Hasil uji rheologi
2+ + Gambar 6. Komplek koordinasi Zn  dengan belerang (S) dan gugus ammonium (NR ) 4
Nilai TS2 terlihat kecenderungan menurun d i m a n a   k o m p o s i t   s e m a k i n   c e p a t tervulkanisasi  dari  b0,  b2,  b4,  b6,  hal  ini dikarenakan terjadi efek percepatan pada awal vulkanisasi  dimana  surfaktan  kationik  yang berada  dalam filler akan  menjadi  ligan  untuk 2+ membentuk komplek koordinasi dengan Zn (Gambar  6)  yang  mempercepat  ikatan  silang dan meningkatkan derajat ikatan silang (Das et al .,  2011;  Carretero-González et  al .,  2008; Ismail et al ., 2001).

## Sifat Fisik Kekerasan dan Berat Jenis
Pengukuran kekerasan merupakan indikasi b a h wa   r e a k s   v u l k a n i s a s i   t e r b e n t u k . Pengukuran  kekerasan  juga  digambarkan sebagai ketahanan material terhadap gaya atau beban  yang  diberikan  terhadapnya.  Pada material  karet  nilai  kekerasan  dipengaruhi oleh adanya ikatan silang dan filler (Hidayat et al .,  2019).  Pada  material  karet  alam  sebelum terjadi  vulkanisasi  pada  matrik  mempunyai ruang kosong ( free volume ) yang besar, namun pada saat terjadi reaksi vulkanisasi terbentuk ikatan  silang  ( crosslink )  antara  matrik  karet dengan  belerang  yang  mengakibatkan free volume menjadi lebih kecil.
Pada  percobaan  ini  jumlah  belerang sebagai bahan pemvulkanisasi yang digunakan sebesar  30  phr,  sehingga  dengan  jumlah belerang  yang  banyak  tersebut  maka  akan semakin  banyak  jumlah  ikatan  silang  yang terbentuk. Apabila jumlah ikatan silang yang terbentuk  cukup  banyak  maka  akan
mengakibatkan  pergerakan  rantai  molekul karet  menjadi  tidak  bebas  karena  karena free v o l u m e m e n j a d i   l e b i h   k e c i l   y a n g mengakibatkan karet menjadi kaku (Thiranan, 2007). Hasil pengujian kekerasan seperti yang disajikan pada Tabel 4 memberikan penjelasan bahwa selain ikatan silang terdapat peran filler . Filler yang  digunakan  berupa  bentonit  yang bersifat  menguatkan  ( reinforcement ).  Bentonit merupakan  bahan  yang  bersifat  hidrofilik sehingga  tidak  mudah  bergabung  dengan matrik karet yang bersifat hidrofobik, sehingga apabila  bercampur  akan  terjadi  aglomerasi bentonit  pada  matrik  karet.  Penggunaan bentonit  sebagai  pengisi  pada  matrik  karet perlu  dilakukan  perlakuan  awal  sehingga bentonit  mempunyai  luas  area  besar  yang mudah  berinteraksi  dengan  matrik  karet sehingga sifat fisik karet meningkat (Pajarito et al .,  2017).  Perlakuan  awal  dalam  preparasi bentonit  adalah  dengan  proses  tukar  kation dengan  cara  menukar  kation  anorganik  pada bentonit  kemudian  ditukar  dengan  kation organik yang terdapat pada surfaktan organik yaitu  Tetranyl  ®  AT-7590.  Kation  organik dapat  masuk  ke  dalam  galeri  bentonit  dalam bentuk  susunan monolayer,  bilayer,  pseudo- trilayer ( monolayer paraffin ) dan struktur parafin yang  mana  pada  galeri  ditandai  dengan peningkatan  basal  spasi.  Peningkatan  basal spasi  pada  bentonit  akan  mempermudah molekul karet masuk ke dalam galeri sehingga membentuk nanostruktur komposit (Das et al ., 2011). Proses memperbesar luas area bentonit
Tabel 4. Hasil uji kekerasan dan berat jenis

## Pengaruh  filler bentonit termodifikasi terhadap perilaku sifat mekanik ebonit karet alam
dilakukan  dengan  pengecilan  ukuran  dengan menggunakan  alat  homogenizer  sehingga meningkatkan  luas  area  kontak  bentonit dengan karet.
Pada  komposit  nilai  kekerasan  semakin naik  dengan  semakin  bertambahnya filler bentonit  yang  ditambahkan.  Nilai  kekerasan pada  komposit  sangat  dominan  dipengaruhi oleh jumlah filler yang ditambahkan dibanding dengan  jumlah  belerang  sebagai  bahan p e m v u l k a n i s a s i   y a n g   m e n y e b a b k a n terbentuknya ikatan silang karena jumlah yang ditambahkan adalah sama 30 phr.
Kenaikan nilai kekerasan dari komposit b0 –  b4  terjadi  kenaikan  tiga  shore  D  dimana peran filler dalam  matrik  karet  sangat  besar, namun  pada  komposit  b6  -  b10  terlihat kenaikan kekerasan hanya berkisar satu shore D.
Penggunaan  bentonit  yang  sudah  melalui proses  modifikasi  dapat  meningkatkan  sifat kekuatan  dan  kekakuan  material,  namun apabila  penambahan  bentonit  berlebih  (>5 Phr)  akan  mengakibatkan  sifat  mekanik menjadi  turun  karena  terjadi  aglomerasi partikel filler pada matrik pada konsentrasi filler tinggi (George et al ., 2016).
Hasil  uji  berat  jenis  komposit  tidak menunjukkan tidak ada perbedaan yang cukup jauh  antar  komposit  meskipun  jumlah filler yang  ditambahkan  semakin  banyak  namun jumlahnya  masih  lebih  sedikit  dibanding dengan  karet.  Dengan  demikian  berat  jenis tidak  terlalu  dipengaruhi  oleh  penambahan filler namun lebih dominan pada karet.

## Sifat Mekanik
Pengujian  kekuatan  tarik  mewakili ketahanan  material  terhadap  gaya  yang bekerja secara dinamis dimana material akan ter jadi  deformasi  dari  elastis  menuju deformasi  plastis  hingga  material  mengalami patah atau putus. Pada hasil uji kekuatan tarik dapat diperoleh beberapa informasi mengenai besarnya  tenaga  tarik  hingga  material  patah atau putus ( tensile  strength /TS), perpanjangan putus  ( elongation  at  break/ EB),  maupun  nilai modulus  young.  Hasil  pengujian  kekuatan tarik  dan  perpanjangan  putus  disajikan  pada Tabel 5.
Nilai  kuat  tarik  pada  Tabel  5  berbanding terbalik  dengan  nilai  perpanjangan  putus. Karet ebonit merupakan karet keras dan kaku sehingga  lebih  cenderung  getas  atau  mudah patah. Sifat getas disebabkan karena free volume sangat  kecil  mengakibatkan  rantai  molekul karet  tidak  leluasa  bergerak  oleh  banyaknya ikatan silang yang terbentuk. Akibatnya ikatan silang  akan  saling  berkaitan  mengakibatkan karet berada pada fase glass ( glassy ). Pada fase glassy ini karet cenderung lebih kaku sehingga kekuatan material meningkat akan tetapi nilai regangan  menurun  karena  karet  cenderung lebih getas. Jumlah ikatan silang yang banyak juga  mengakibatkan  tingkat  kerapatan  rantai tinggi  akibatnya  pada  saat  pembebanan  tarik energi  yang  diterima  dari  luar  cukup  besar sehingga  mengakibatkan  deformasi  plastis yang mengakibatkan patah (Hyon et al ., 2018).
Tabel 5. Hasil uji  kuat tarik
Komposit  b0  nilai  kuat  tariknya  paling 2 rendah  9,4  N/mm   dikarenakan  komposit tidak  mengandung filler sehingga  kekuatan m e k a n i k   r e n d a h ,   s e d a n g k a n   y a n g mengandung filler nilai kuat tarik semakin naik hingga  komposit  b4. Filler memberikan kekuatan  pada  matrik  karet  karena  adanya interaksi antara filler dengan matrik karet yang dapat menghasilkan nilai kuat tarik meningkat (Fathurrohman et  al .,  2020),  namun  apabila filler jumlahnya berlebih akan mengakibatkan terjadi  aglomerasi  atau  terkumpul  pada  satu titik  dan  cenderung  tidak  merata,  sehingga pengaruh penguatan dari filler kepada matrik cenderung berkurang. Terlihat pada b6 – b10 nilai nilai kuat tarik semakin menurun seiring dengan  bertambahnya  jumlah filler yang ditambahkan.  Hasil  penelitian  ini  sejalan dengan  George et  al .  (2016)  bahwa penambahan filler lebih  dari  5  phr mengakibatkan  sifat  mekanik  komposit mengalami  penurunan  nilai  kuat  tarik, sehingga  jumlah filler bentonit  yang  mampu menghasilkan nilai kuat tarik tinggi adalah  2 – 4  phr.  Hasil  penelitian  yang  dilakukan Pajtášová et al .(2017) menunjukkan hasil yang sama  dimana  pada filler nanobentonit  yang ditambahkan  lebih  dari  5  phr  akan mengakibatkan  nilai  kuat  tarik  menurun  dan nilai  perpanjangan  putus  yang  naik  sehingga sejalan  dengan  hasil  penelitian  ini  yang disajikan  pada  Tabel  5  dimana  nilai perpanjangan putus naik pada filler lebih dari 4 phr pada komposit b6, b8 dan b10.
Pengujian  kuat  tarik  diperoleh  nilai modulus kekakuan atau modulus young. Nilai modulus Young yang menunjukkan kekakuan dari  material  dan  merupakan  perbandingan dari tegangan dan regangan.   Nilai kekakuan b0 – b4   cenderung mengalami kenaikan dan mulai menurun pada b6 – b10. Nilai kekakuan komposit  sebanding  dengan  besarnya  nilai kuat  tarik,  sehingga  semakin  kaku  komposit maka  tenaga  tarik  yang  dibutuhkan  hingga p u t u s   m e n j a d i   s a n g a t   b e s a r.   N i l a i perpanjangan  putus  dalam  persen  (%) berbanding  terbalik  dengan  nilai  kuat  tarik karena semakin kaku material cenderung lebih getas  sehingga  nilai  perpangangan  putus sangat kecil.
H a s i l   p e n a m p a k a n   m o r f o l o g i menggunakan Scanning  Electron  Microscope (SEM) terlihat pada komposit b0, b4 dan b10 terlihat  perbedaan cukup jelas.  Analisa SEM dilakukan  dengan  menggunakan  sampel patahan  setelah  melalui  uji  tarik.  Sampel dianalisa  pada  permukaan  patahan  dengan perbesaran 25000x. Pada Gambar 7 disajikan permukaan    ketiga  sampel  b0,  b4  dan  b10. Pada Gambar 7 terlihat perbedaan permukaan dimana  pada  sampel  b0  yang  terlihat  lebih halus tidak terjadi void dikarenakan tidak ada filler yang ditambahkan. Komposit b4 terlihat tampilan  tidak  rata  pada  permukaan  yang cender ung  lebih  kasar  dibanding  b0. Permukaan  kasar  mengindikasikan  bahwa sampel  memberikan  tahanan  ketika  ditarik sehingga  terjadi  void  pada  permukaan
Gambar 7. Uji SEM pada komposit karet alam ebonit perbesaran 25000x
patahan,   hal ini dikarenakan peran filler yang telah    interaksi  dengan  karet  sehingga meningkatkan  kekerasan  dan  kekakuan material.
Komposit b10 terlihat lebih halus dibanding permukaan  b4  setelah  diberikan  gaya  tarik Permukaan yang lebih halus mengindikasikan bahwa  sampel  tidak  memberikan  tahanan yang  cukup  ketika  dikenai  gaya  tarik.  Hasil SEM  komposit  b10  terlihat  pola  yang  lebih besar  dibanding  b4  hal  ini  dapat  diprediksi terjadi  aglomerasi filler .  Aglomerasi  yang terjadi  mengakibatkan  penurunan  interaksi antara filler dan  karet  sehingga  material cenderung lebih mudah mengalami kerusakan ketika  dikenai  gaya  tarik  dan  cenderung menurunkan  sifat  mekanik  material  tersebut (Fathurrohman, 2013).

## Kesimpulan
Bentonit  dapat  digunakan  sebagai filler pada karet ebonit berbasis karet alam dengan perlakuan awal melalui pertukaran ion dengan surfaktan  kationik  dan  pengecilan  ukuran d e n g a n   a l a t   h o m o g e n i z e r   u n t u k mempermudah  bentonit  bergabung  dengan matrik karet. Penambahan filler sangat efektif dalam  meningkatkan  sifat  fisik  dan  mekanik karet ebonit, meskipun terdapat batasan yang ditambahkan  dimana  sifat  fisik  dan  mekanik mengalami  penurunan  karena  aglomerasi filler .  Komposit  b4  memberikan  hasil  paling tinggi  pada  uji  sifat  mekanik  kuat  tarik, modulus  young,  sedangkan  nilai  kekerasan tidak berbeda jauh dengan komposit b6 - b10. Peningkatan  sifat  mekanik  berupa  kuat  tarik diperoleh peningkatan pada komposit b2 dan b4. Nilai kuat tarik menurun dari b6, b8 dan b10.  Penurunan  ini  karena  terjadi  proses a g l o m e r a s i   l e b i h   d o m i n a n   y a n g mengakibatkan  filler  tidak  berinteraksi  baik dengan matrik karet.

## Daftar Pustaka
Al-Maamori, M. H., & Hamza, A. H. (2018). Effect of  sulfur and Nano- carbon black on the  mechanical  properties  of   hard  rubber. Journal of  University of  Babylon, Engineering Sciences, 26 (2), 127-134.
Apinon, N., Supachai, S., Aukkaravittayapun, S.,  &  Jantrawan,  P.  (2008).  The  effect  of surfactant  concentration  on  the  interlayer structure of  organoclay. Chiang Mai Journal Science , 35 (1), 199-205.
Agnihotri, P., & Lad, V. N. (2020). Magnetic nanofluid : synthesis and characterization. Chemical Papers , 74 , 3089-3100.
Carretero-González, J. Valentín, J. L., Arroyo, M., Saalwächter, K., & Lopez-Manchado, M.  A.  (2008).  Natural  rubber/clay n a n o c o m p o s i t e s :   I n f l u e n c e   o f poly(ethylene  glycol)  on  the  silicate dispersion and local chain order of  rubber network.  European  Polymer  Journal, 44 (11), 3493-3500.
Das,  A.,  Stöckelhuber,  K.  W.,    Jurk,  R., Jehnichen,  D.,  &  Heinrich,  G.  (2011).  A g e n e r a l   a p p r o a c h   t o   r u b b e r - m o n t m o r i l l o n i t e   n a n o c o m p o s i t e s : Intercalation of  stearic acid. Applied   Clay Science , 51 (1–2), 117–125.
Fathurrohman, M.  I.  (2013). Pengaruh asam stearat  dan  organoclay  terekspansi terhadap sifat dan morfologi nanokomposit karet  alam/organoclay  terkespandi. ( Magister  Tesis).  Universitas  Indonesia, Jakarta, Indonesia.
Fa t h u r r o h m a n ,   M .   I . ,   Ru g m a i ,   S. ,
Hayeemasae,  N.,  &  Sahakaro,  K.  (2019). Dispersion and properties of  natural rubber -  montmorillonite  nanocomposites fabricated by novel in situ organomodified and  latex  compounding  method. Polymer Engineering and Science , 59 (9), 1-10. Fa t h u r r o h m a n ,   M .   I . ,   Ru g m a i ,   S. , Hayeemasae,  N.,  &  Sahakaro,  K.  (2020). Better  balance  of   silica-reinforced  natural rubber  tire  tread  compound  properties  by use  of   montmorillonite  with  optimum surface modifier content. Rubber Chemistry and Technology , 93 (3), 548-566.
Galimberti,  M.,  Cipolletti,  V.,  Cioppa  S., Lostritto  A.,  &  Conzatti,  L.  (2017). Reduction  of   filler  networking  in  silica based  elastomeric  nanocomposites  with exfoliated organo-montmorillonite. Applied Clay Science , 135 , 168–175.
Gatos,  K.  G,  &  Karger-Kocsis,  J.  (2010). R u b b e r / C l a y   N a n o c o m p o s i t e s : Preparation,  Properties  and  Applications. In  Thomas,  S  &  Stephen,  R.  (Ed.) Rubber Nanocomposites:  Preparation,  Properties  and Applications (pp. 170-195),  Singapore: John Wiley & Sons (Asia) Pte Ltd.
George,  S.  C  ,  Rajan,  R.,  Aprem,  A.  S., Thomas,  S.  &    Kim,  S.  (2016).  The Fabrication  and  Properties  of   Natural Rubber-Clay  Nanocomposites. Polymer Testing , 51 , 165-73.
Hendrawan, M. A., & Purboputro, P. I. (2015, November 14 - ). Studi karakteristik sifat mekanik kompon karet dengan variasi komposisi sulfur dan carbon black sebagai bahan dasar ban luar. Paper presented at the Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT), Yogyakarta.
Hernandez, M., Ezguerra, T.A., & López-
Manchado, M. A. (2012). Effects of orientation on the  segmental dynamics of natural rubber. Materials Science Forum, 714, 57-61 Hidayat, A. S., Arti, D. K., Wisojodharmo,
L. A., Harahap, M. E., & Susanto, H.
(2019). Effect of  peptizer in mastication process of  natural rubber / butadiene rubber blending: Rheological and mechanical properties. International Journal of  Engineering & Scientific Research, 7 (7), 16- 22.
Hyon,  J.,  Lawal,  O.,  Fried,  O.,  Thevamaran, R., Yazdi, S., Zhou, M., Veysset, D., Kooi., S. E., Jiao, Y., Hsiao, M. S., Streit, J., Vaia, R.  A.,  Thomas,  E.  L.(2018).  Extreme energy  absorption  in  glassy  polymer  thin films by supersonic micro-projectile impact. Materialstoday, 21 (8), 817 – 824.
Ismail, H., Ahmad, Z., & Mohd Ishak, Z. A. (2001). Effects of  a quaternary ammonium salt on the properties of  carbon-black-filled natural  rubber  compounds. Polymers International, 50 (5), 612 – 618.
Ivanoska-Dacikj,  A.,  Bogoeva-Gacava,  G., Vali ć ,  S.,  Wießner,  S.,  &  Heinrich,  G.
(2017).  Benefits  of   hybrid  nano-filler networking  between  organically  modified Montmorillonite and carbon nanotubes in n a t u r a l   r u b b e r :   E x p e r i m e n t s   a n d theoretical  interpretations. Applied  Clay Science , 136, 192-198.
Malomo, D., Edeh, O. E., Okolo, P., Ibeh, F. C.,  &  Adewuyi,  S.  O.  (2019).  Preparation and  properties  of   nr  based  ebonite  rubber suitable  for  use  as  engineering  material. Evolution in Polymer Technology Journal, 2 (1), 1-5.
Ngamsurat,  S.,  Boonkerd,  K.,  Leela-adisorn, U.,  &  Potiyaraj,  P.  (2011).  Curing characteristic of  natural rubber filled with gypsum. Energy Procedia, 9 , 452-458. Pajarito, B. B. , Mangaccat, W. F. F., Tigue, M. R.  M.,  &  Tipton,  M.  T.  (2017).  Moisture diffusion  in  natural  rubber/bentonite nanocomposites:  effect  of   clay  filler treatments. Defect and Diffusion Forum,  379, 124-32.
Pan,  Q.,  Wang,  B.,  Chen,  Z.,  and  Zhao,  J. (2013).  Reinforcement  and  antioxidantion effects  of   antioxidant  functionalized  silica in  styrene-butadiene  rubber. Materials  & Design, 50 , 558-565.
Pajtášová,  M.,  Mi č icová,  Z.,  Ondrušová,  D., Pecušová, B., Feriancová, A., Ranik, L., & Dom č eková, S. (2017). Study of  properties of   fillers  based  on  natural  bentonite  and their  effect  on  the  rubber  compounds. Procedia Engineering . 177 , 470 – 474.
Sengloyluan,  K.,  Sahakaro,  K.,  Wilma Dierkes,  K.,  &  Jacques  Noordermeer,  W. M.  (2014).  Silica-reinforced  tire  tread compounds  compatibilized  by  using epoxidized natural rubber. European Polymer Journal , 51 , 69-79.
Pengaruh  filler bentonit termodifikasi terhadap perilaku sifat mekanik ebonit karet alam
Singh, M., & Mei, E.L.H. (2013). Surfactant and  their  use  in  latex  technology. MRB Rubber Technology Developments . 13 (2), 33 – 36.
Sookyung, U., Thaijaroen, W. & Nakason, C.
(2014). Influence of  modifying organoclay o n   t h e   p r o p e r t i e s   o f   n a t u r a l r ubber/organoclay  nanocomposites.
Journal  of   Composite  Materials , 48 (16), 1959–1970.
Thiranan,  T.  (2007).  Utilization  of   various filler  for  rubber  mat  development . Master
Thesis. Kasetsart University, Thailand. Winya, N, & Pittayaprasertkul, N. (2015). SiO 2 Reinforcement  of   Mechanical  Properties for  Ebonite  from  Natural  Rubber. International Journal of  Chemical Engineering and Applications, 6 (3), 169-172.