Manusia telah menggunakan karet untuk membuat produk selama ratusan tahun. Bukti awal penggunaan karet berasal dari budaya Olmec di Mesoamerika, yang menggunakan bahan karet alam untuk membuat bola untuk permainan bola. Saat ini, karet adalah bahan yang sangat umum dan serbaguna yang digunakan dalam pembuatan ribuan produk, mulai dari peralatan masak, sarung tangan karet, ban, dan banyak lagi. Meskipun sebagian besar produk karet saat ini dibuat dari karet sintetis, karet alam dianggap sebagai pilihan yang lebih unggul untuk waktu yang cukup lama. 

Penggunaan Sebelum Perang Dunia II

Sebelum Perang Dunia II, penggunaan karet alam yang signifikan meliputi profil pintu dan jendela, selang, ikat pinggang, gasket, anyaman, lantai, dan peredam otomotif. Penggunaan karet pada ban mobil menghabiskan banyak sekali karet, begitu juga dengan sarung tangan dan balon mainan. Karet digunakan sebagai perekat di banyak industri dan produk manufaktur, dua yang paling signifikan adalah industri kertas dan karpet. Karet juga biasa digunakan untuk membuat karet gelang dan penghapus pensil.

Produksi karet sintetis berkembang pesat selama Perang Dunia II, yang akan kita bahas di bagian kedua dari seri ini. 

Dari mana karet alam berasal?

Karet alam dibuat dengan mengekstraksi lateks - getah cair - dari beberapa jenis pohon dan tanaman lainnya. Meskipun sebagian besar lateks bersumber dari pohon Hevea brasiliensis, alias pohon karet, lebih dari 2.500 jenis pohon dan tanaman (termasuk dandelion) menghasilkan jenis getah yang tepat.

Getah dipanen melalui proses yang disebut penyadapan. Proses ini dilakukan dengan cara memotong kulit pohon dan mengumpulkan getah encer yang keluar dalam cangkir. Untuk mencegah getah mengeras, amonia ditambahkan. Asam kemudian ditambahkan ke dalam campuran untuk mengekstrak karet, dalam proses yang disebut koagulasi.

Campuran ini kemudian dilewatkan melalui penggulung untuk menghilangkan kelebihan air. Setelah penggulungan selesai, lapisan-lapisan karet digantung di atas rak di rumah asap atau dibiarkan mengering. Beberapa hari kemudian, mereka akan siap untuk diproses.

Mengolah karet alam

Bahkan karet alam pun perlu menjalani serangkaian proses untuk mengubahnya menjadi produk yang dapat digunakan.

Pertama, bahan kimia ditambahkan ke dalam karet untuk membuatnya stabil. Bahan kimia ini dapat bervariasi, tergantung pada tujuan penggunaan karet. Tanpa proses ini, karet akan menjadi rapuh dalam suhu dingin atau lengket dalam suhu tinggi. Pengisi karbon hitam sering ditambahkan ke dalam campuran karet pada tahap ini untuk meningkatkan kekuatan dan daya tahannya. Karet dicampur, didinginkan, dan dibentuk.

Vulkanisasi

Untuk membuat karet menjadi kuat dan tahan lama, karet melewati fase perlakuan panas yang dikenal sebagai vulkanisasi. Pada dasarnya, karet dimasak untuk menciptakan ikatan ekstra atau ikatan silang di antara molekul-molekul karet agar tidak mudah hancur. Setelah vulkanisasi, karet menjadi lebih keras dan lebih tahan lama. Proses vulkanisasi merupakan penemuan insinyur Charles Goodyear yang tidak disengaja pada tahun 1839. Setelah secara tidak sengaja menjatuhkan sepotong karet berlapis belerang ke atas kompor panas, menyebabkannya hangus dan bermetamorfosis menjadi zat seperti kulit, penemu Amerika ini menemukan rahasia untuk menstabilkan getah pohon karet.

Keterbatasan

Karet alam dianggap lebih unggul daripada alternatif karet sintetis untuk sebagian besar sejarah. Namun, perkembangan selama Perang Dunia II, yang akan kita bahas secara lebih terperinci di bagian kedua dari seri ini, mengubahnya. Penting untuk dicatat bahwa meskipun karet alam memiliki banyak sekali aplikasi, seperti ban, dan aplikasi peredam, karet alam tidak lagi dianggap sebagai pilihan yang baik untuk industri penyegelan, terutama jika ada kemungkinan terjadi kontak dengan minyak. Karet alam akan menyerap minyak sampai karet itu sendiri hancur, yang berarti tidak dapat digunakan untuk menyegel minyak. Pertimbangan lain adalah ozon, yang menyebabkan karet alam rusak seiring waktu. 

Disadur dari: www.applerubber.com

Karet sintetis dan karet alam memiliki banyak kesamaan kualitas yang diinginkan, tetapi di antara keduanya terdapat perbedaan penting. Misalnya, (berdasarkan polimer yang dipilih) karet sintetis cukup mudah diproduksi, lebih tahan terhadap abrasi, lemak, minyak, dan panas dibandingkan dengan karet alam. Seperti karet alam, karet sintetis sangat fleksibel, tetapi karet sintetis mempertahankan kelenturannya bahkan pada suhu rendah. Dengan metode pembuatan yang tepat, karet sintetis juga dapat sangat tahan terhadap suhu ekstrem dan korosi, menjadikannya komponen yang bagus untuk banyak produk. 

Dari manakah Karet Sintetis berasal?

Karet sintetis berasal dari monomer katalis dari hidrokarbon yang retak. Monomer ini dipolimerisasi untuk membentuk rantai panjang. Penambahan pada rantai polimer seperti butadiena, stirena, isoprena, kloroprena, akrilonitril, fluor, etilena, dan propilena menghasilkan berbagai polimer sintetis. Senyawa karet dibuat dengan menggunakan polimer ini dengan penambahan pengisi, pelindung, pemlastis, pengawet, dan bahan kimia lainnya dalam berbagai rasio untuk menghasilkan sifat fisik dan kimia tertentu.

Karet Silikon

Karet silikon juga merupakan elastomer sintetis yang terdiri dari polimer silikon. Silikon dibuat dengan polimerisasi silikon dari pasir atau kuarsa. Banyak polimer sintetis memiliki tulang punggung karbon-karbon, sedangkan tulang punggung silikon terdiri dari silikon-oksigen. Ikatan kimia ini memberikan karet silikon kinerja suhu tinggi. Karet silikon banyak digunakan dalam industri, dan ada beberapa formulasi. Karet silikon sering kali merupakan polimer satu atau dua bagian, dan mungkin mengandung bahan pengisi untuk meningkatkan sifatnya atau mengurangi biaya. Karet silikon umumnya tidak reaktif, stabil, dan tahan terhadap lingkungan dan suhu yang ekstrem.

Sebelum Perang Dunia II

Meskipun banyak yang mengaitkan peningkatan permintaan karet sintetis dengan perang dunia kedua, peningkatan awal produk karet sintetis sebenarnya dapat ditelusuri kembali ke kebutuhan yang meningkat akan ban sepeda pneumatik pada tahun 1890-an. Permintaan ini (sebagian) menyebabkan karet sintetis pertama dipolimerisasi pada tahun 1909 oleh tim ilmuwan Jerman yang dipimpin oleh Fritz Hoffman, pemegang hak paten untuk karet sintetis pertama di dunia.

Penelitian selanjutnya selama tahun 1930-an menghasilkan neoprena, salah satu karet sintetis pertama yang berhasil, dan yang pertama dari serangkaian karet yang dikenal sebagai karet Buna.

Selama Perang Dunia II

Pecahnya Perang Dunia II memutus akses AS ke 90 persen pasokan karet alam dunia. Pada masa ini, Amerika Serikat memiliki timbunan sekitar satu juta ton karet alam, tingkat konsumsi sekitar 600.000 ton per tahun, dan tidak ada proses komersial untuk memproduksi karet sintetis serba guna. Kegiatan konservasi, reklamasi, dan penimbunan tidak dapat mengisi kesenjangan dalam konsumsi karet. Kekuatan Poros menguasai hampir semua pasokan karet alam dunia yang terbatas pada pertengahan 1942. 

Presiden Franklin D. Roosevelt sangat menyadari kerentanan Amerika Serikat karena ketergantungannya pada pasokan karet alam yang terancam. Sebagai tanggapan, ia membentuk Rubber Reserve Company (RRC) pada Juni 1940. RRC menetapkan tujuan untuk menimbun karet, termasuk melestarikan penggunaan karet pada ban dengan menetapkan batas kecepatan dan mengumpulkan karet bekas untuk reklamasi.

Setelah hilangnya pasokan karet alam, RRC menyerukan produksi tahunan sebesar 400.000 ton karet sintetis untuk keperluan umum yang akan diproduksi oleh empat perusahaan karet terbesar. Pada tanggal 19 Desember 1941, Jersey Standard, Firestone, Goodrich, Goodyear, dan Perusahaan Karet Amerika Serikat menandatangani perjanjian paten dan berbagi informasi.

Firestone memproduksi bal karet sintetis pertama program ini pada tanggal 26 April 1942, diikuti oleh Goodyear pada tanggal 18 Mei, United States Rubber Corporation pada tanggal 4 September, dan Goodrich pada tanggal 27 November. Pada tahun 1942, keempat pabrik ini menghasilkan 2.241 ton karet sintetis. Pada tahun 1945, Amerika Serikat memproduksi sekitar 920.000 ton per tahun karet, 85 persen di antaranya adalah karet sintetis. Dari 85 persen tersebut, empat perusahaan besar memproduksi 547.500 ton per tahun. 

Penggunaan Saat Ini

Pada tahun 2005, lebih dari 58% produk karet mengandung karet sintetis.

Karet silikon memiliki banyak sifat yang bagus dan umumnya digunakan dalam berbagai macam produk. Silikon tidak terdegradasi dalam suhu tinggi dan aman untuk makanan, sehingga menjadi pilihan populer untuk peralatan memasak dan memanggang. Loyang muffin silikon, spatula, dan banyak alat lainnya menjadi semakin populer dalam beberapa tahun terakhir. Banyak produk konsumen lainnya yang mengandung silikon, seperti pakaian olahraga, wadah penyimpanan, elektronik, kosmetik, dan alas kaki.

Penggunaan industri untuk karet sintetis meliputi produk otomotif, sealant, dan isolator. Silikon juga dapat ditemukan di banyak produk medis, seperti tabung, komponen jarum suntik, komponen manajemen cairan, dan banyak lagi.

Disadur dari: www.applerubber.com
 

Material Fiberglass adalah salah satu jenis bahan fiber komposit yang memiliki keunggulan yaitu kuat namun tetap ringan. Walaupun tidak sekaku dan seringan bahan carbon fiber, fiberglass lebih ulet dan relatif lebih murah di pasaran. Fiberglass biasa digunakan untuk bahan pembuatan pesawat terbang, perahu, bodi atau interior mobil, perlengkapan kamar mandi, kolam renang, septic tank, tangki air, atap, perpipaan, dinding isolator, papan selancar, tong sampah dan lain-lain.

Material komposit itu sendiri adalah material yang terdiri dari dua komponen yaitu penguat (reinforcement) berupa serat dan pengikat (matrix) berupa plastik, sehingga menghasilkan kombinasi sifat yang kaku, kuat dan ringan.

Pada komposit fiberglass, komponen penguat tersebut adalah serat kaca. Kaca yang kita kenal sehari-hari memiliki sifat yang mudah retak dan pecah, hal tersebut diakibatikan karena kekerasan permukaan kaca yang terlalu tinggi, sehingga memudahkan proses perambatan retak pada permukaan kaca walaupun dengan sedikit saja cacat atau beban. Untuk menghindari retak awal atau cacat pada permukaan kaca tersebut, kaca dibuat benang yang sangat tipis dengan diameter sekitar 5-25 mikrometer. Diamter yang sangat kecil tersebut membuat serat kaca yang sangat kuat ini tidak diberikan kesempatan untuk mendapatkan cacat permukaan yang menjadi awal perambatan retak. Serat-serat kaca yang kecil ini dipintal untuk kemudian disusun menjadi bentuk jahitan (woven), bulu-bulu yang disatukan membentuk lembaran (chopped strand mat), potongan-potongan kecil (chopped strand) ataupun benang panjang yang kontinyu (continuos roving). Fiberglass sering juga dikenal dengan nama Glass-reinforced plastic (GRP) atau glass-fiber reinforced plastic (GFRP) karena terdiri dari komponen glass-fiber dan dikuatkan dengan plastik (resin).

Woven rooving:

Chopped strand mat:

Chopped Strand:

            

Continuos roving: 

Namun, diameter yang sangat kecil tersebut membuat serat kaca mudah untuk tertekuk (buckling). Bayangkan sebuah tongkat yang sangat panjang dengan diameter yang sangat kecil, jika kita tekan kedua bagian ujungnya kearah dalam pasti tongkat tersebut akan bengkok. Hal ini dikenal dengan istilah buckling. Untuk menghindari hal tersebut, fabrik atau mat fiberglass ini “diikat” dengan bahan semacam lem yang jika dicampur dengan katalis (pemercepat proses reaksi kimia) akan kering dan menjadi bahan yang keras dan getas yang disebut dengan istilah resin. Kombinasi kekerasan dari resin kering dan kekuatan dari serat fiberglass inilah yang membuat bahan paduan komposit fiberglass menjadi kuat, keras dan ulet. Selain mencegah buckling, resin juga berfungsi untuk meratakan tegangan antara serat satu dengan serat lainya, sehingga komposit dapat menahan beban yang berat. Ibaratkan mematahkan satu batang lidi akan jauh lebih mudah daripada mematahkan ratusan batang lidi secara bersama-sama.

Proses pembuatan komponen berbahan fiberglass pun bermacam-macam. Berikut rankuman dari masing-masing proses tersebut:

1. Filament Winding

Proses ini biasa dilakukan untuk membuat produk-produk berbentuk silinder dangan arah serat tertentu. Proses filament winding dilakukan dengan memutar cetakan bersamaan dengan menarik serat fiber yang sudah dibasahi dengan resin membentuk pola tertentu. Fiberglass yang digunakan pada proses ini adalah jenis continuos roving.

2. Hand Lay-up

Hand Lay-up merupakan proses fabrikasi fiberglass yang paling sederhana dan paling banyak digunakan untuk kalangan industri menengah kebawah. Proses ini dilakukan dengan cara meratakan fiberglass dengan jenis woven roving atau choped strand matyang dibasahi dengan resin cair ke dalam cetakan secara manual menggunakan tangan.

3. Spray lay-up

Proses fabrikasi yang banyak dipakai di industri kapal dan perahu adalah spray up. Resin dan fiberglass dalam bentuk chopped strand dicampur dan disemprotkan ke cetakan kemudian diratakan dengan tanggan yang pada umumnya menggunakan alat bantu berupa roller. Sebelum menjadi choped strand, fiberglass sebelumnya berbentuk continuos roving yang dipotong oleh alat sprayer. Proses ini dapat dilakukan untuk bentuk-bentuk yang kompleks dengan banyak lengkungan, yang sulit dilakukan pada proses hand lay-up biasa karena fiberglass jenis woven roving dan choped strand mat memiliki keterbatasan untuk cetakan dengan kurva-kurva yang kompleks.

Sumber: pttensor.com