konsep teknologi pra-vulkanisasi lateks karet alam …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Energi Nuklir 2014

Pontianak, 19 Juni 2014

435

ISSN: 2355-7524

KONSEP TEKNOLOGI PRA-VULKANISASI LATEKS KARET ALAM

SECARA IRADIASI MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET-A

Cahya Widiyati[*], Herry Poernomo[**]

[*]Akademi Teknologi Kulit, Kementerian Perindustrian

Jalan Ring Road Selatan, Panggungharjo, Sewon, Bantul, Yogyakarta 55188

Telp. 0274-383727, Fax. 0274-383727, E-mail: [email protected], Situs: www.atk.ac.id

E-mail: [email protected] [**]Pusat Sains dan Teknologi Akselerator (PSTA) - BATAN

ABSTRAK KONSEP TEKNOLOGI PRA-VULKANISASI LATEKS KARET ALAM SECARA IRADIASI

MENGGUNAKAN SINAR ULTRAVIOLET-A. Jika ditinjau dari luas lahan dan produksi karet,

maka perkebunan karet rakyat berkontribusi pada karet nasional masing-masing sekitar 85% dan

81%. Tujuan penelitian adalah membuat konsep teknologi pra-vulkanisasi lateks karet alam secara

iradiasi (PLKAI) dari hasil perkebunan karet rakyat secara sederhana, murah, mudah, ramah

lingkungan dan memenuhi kualitas standar produk industri dari lateks karet alam. Metode proses

PLKAI dilakukan menggunakan fotoreaktor dengan peralatan utama adalah 8 buah lampu ultraviolet

(UV) tipe bulb T8 merk Philips nomor produk 21517-8 yang memancarkan radiasi sinar UV-A. Hasil

konsep teknologi PLKAI yaitu dengan menggunakan fotoreaktor dengan spesifikasi teknis: prediksi

kapasitas PLKAI = 1.036,8 ton/tahun, start-up pengoperasian lampu UV-A sangat singkat, luas film

NRL teriradiasi = 3.520 cm2, volume fotoreaktor = 0,14 m3, daya total lampu UV-A = 240 W, harga

total lampu UV-A sekitar Rp. 2,4 juta, konstruksi dan instalasi: sederhana, mudah, dan cepat; tidak

diperlukan perizinan dan audit dari Badan Pengawas Tenaga Nuklir (Bapeten). Berdasarkan

spesifikasi teknis konsep teknologi PLKAI dengan fotoreaktor dapat disimpulkan bahwa konsep

teknologi PLKAI dengan sinar UV-A dapat dikembangkan lebih lanjut dengan rancangan konsep.

Kata kunci: teknologi, iradiasi, ultraviolet, pra-vulkanisasi, lateks

ABSTRACT CONCEPT TECHNOLOGY OF PRE-VULCANISED NATURAL RUBBER LATEX

IRRADIATION BY USING ULTRAVIOLET-A LIGHT. If the terms of land area and production

of rubber, the rubber plantations of the people contributing to the national rubber respectively about

85 % and 81 %. The purpose of research is to make the technology concept of pre-vulcanised natural

rubber latex irradiation (PNRLI) of smallholder rubber plantations results in a simple, inexpensive,

convenient, and environmentally friendly products meet the quality standards of natural rubber latex

industry. Method of PNRLI process is done using a photoreactor with 8 pieces of equipment are the

ultraviolet (UV) lamp type of bulb T8 Philips brand product number 21517-8 that emit UV-A

radiation. Results PNRLI technology concepts by using photoreactor with technical specifications:

capacity prediction of PNRLI = 1036.8 tons/year, start-up operation of the UV-A light is very short,

extensive NRL films irradiated = 3,520 cm2, photoreactor volume = 0.14 m3, the total power of the

UV-A lamp = 240 W, the total price of the UV-A lamp around Rp. 2.4 million, construction and

installation: simple, easy, and fast, is not necessary licensing and audit of the Nuclear Energy

Regulatory Agency (NERA). Based on the technical specifications of concept technology PNRLI the

photoreactor can be concluded that the concept PNRLI technology with light of UV-A can be further

expanded with the design concept.

Keywords: technology, irradiation, ultraviolet, pre-vulcanization, latex

Konsep Teknologi Pra Vulkanisasi Lateks Karet Alam...

Cahya Widiyati, dkk.

436

ISSN: 2355-7524

1. PENDAHULUAN Distribusi dan jumlah pelaku usaha kecil dan menengah (UKM) agribisnis pengolahan

lateks karet alam di Indonesia ditunjukkan pada Gambar 1 [1].

Gambar 1. Jumlah Pelaku Usaha Komoditi Karet di Tiap Daerah

Luas, produksi, dan produktivitas karet alam yang dikelola oleh pelaku bisnis

perkebunan di Indonesia ditunjukkan pada Tabel 1 [2].

Tabel 1. Luas Lahan dan Produksi Karet

Luas lahan (ribu Ha) Produksi (ribu ton)

Tahun PR PBN PBS PR PBN PBS

2002 2825,5 221,2 271,7 1226,6 186,5 217,2

2003 2772,5 241,6 276,0 1396,2 191,7 204,4

2004 2747,9 239,1 275,3 1662,0 196,1 207,7

2005 3851,1 237,6 274,8 1838,7 209,8 222,7

2006 3880,4 237,9 275,4 1916,5 218,7 231,8

2007 2841,0 241,7 279,8 1988,4 226,7 240,3

2008 2886,4 245,5 284,2 2005,1 234,5 248,6

2009 2932,6 249,5 288,8 2123,6 242,4 256,8

Keterangan: PR: Perkebunan Rakyat, PBN: Perkebunan Besar Negara, PBS: Perkebunan

Besar Swasta

Tabel 1 menunjukkan bahwa ditinjau dari luas lahan dan produksi karet, maka

perkebunan karet rakyat masing-masing berkontribusi pada karet nasional sekitar 85% dan

81%. Dengan demikian cukup beralasan jika diperlukan suatu paket teknologi pengolahan

lateks karet alam rakyat yang sederhana, murah, mudah, ramah lingkungan dan memenuhi

kualitas standar produk karet alam.

Lateks karet alam mengandung allergenic protein, sehingga memerlukan perlakuan

khusus jika dipergunakan untuk dipping product yang bersentuhan dengan tubuh manusia

seperti sarung tangan (examination/surgical gloves), pengukur tekanan darah, dot bayi, kateter,

kondom, benang karet untuk produksi bahan pakaian (garmen). Selain itu pra-vulkanisasi

konvensional terhadap karet alam masih menggunakan sulfur dan karbamat, sehingga

menjadi masalah dalam proses recycling limbah karet. Senyawa nitrosamin yang



437

ISSN: 2355-7524

ditimbulkan dari rubber precursor additives, dilaporkan sebagai bahan penyebab kanker

(carcinogen) dalam tubuh manusia.

Dipping product bebas protein alergen telah menjadi tuntutan negara pengimpor. Di

USA, the American Society for Testing and Materials telah mengembangkan standar baru

(ASTM 1076-06) untuk katagori 4 lateks karet alam terkait dengan isu alergi.

Pra-vulkanisasi konvensional terhadap lateks karet alam atau natural rubber latex

(NRL) adalah proses curing polimer yang kebanyakan menggunakan sulfur sebagai pengikat

terjadinya proses cross-linking senyawa isopren dalam NRL menjadi poli-isopren, dan

senyawa karbamat sebagai pemercepat pra-vulkanisasi NRL.

Pra-vulkanisasi lateks karet alam dengan proses sulfur membutuhkan 3 sampai 4

macam bahan antara lain: bahan pemvulkanisasi yaitu sulfur, bahan pemercepat berupa

senyawa karbamat, bahan penggiat, dan bahan pemantap yaitu KOH lalu dipanaskan pada

suhu 40 – 50 0C selama 2 – 3 hari, pemanasan kedua 70 0C selama 2 jam, dan pemanasan

akhir 100 0C selama 1 jam. Pemanasan awal dan kedua bertujuan membuat kompon pra-

vulkanisasi sedangkan pemanasan akhir merupakan tahap penyempurnaan. Senyawa

karbamat harus ditambahkan pada lateks karet alam untuk mempercepat proses pra-

vulkanisasi. Produk karet masih terdapat kandungan nitrosamin dan protein alergen.

Produk karet kurang elastis dan menghasilkan banyak gas SOx. Dibutuhkan waktu

penyimpanan sekitar 3 minggu.

Bahan-bahan tersebut dapat membentuk senyawa karsinogen seperti 4-nitrosomorphine

dan dimethylnitrosamine yang dalam jumlah part per billion (ppb) saja sudah dapat

menyebabkan kanker. Nitrosamin yang keluar dari bahan pemercepat tersebut tidak saja

berdampak negatif pada perangkat kesehatan, tetapi juga ruangan proses produksi

perangkat kesehatan dari NRL juga ikut tercemar. Oleh karena itu, di negara-negara Eropa

dan Amerika telah menerapkan peraturan tentang batas maksimum nitrosamin di dalam

perangkat kesehatan dari NRL sebanyak 1-10 ppm dan di dalam ruang kerja proses

produksi 250 ppm/m3.

Pra-vulkanisasi lateks karet alam secara iradiasi (PLKAI) dapat dilakukan dengan

radiasi sinar gamma dari iradiator 60Co, radiasi berkas elektron dari mesin berkas elektron

(MBE), dan radiasi sinar ultraviolet (UV).

Investasi pilot plant iradiator 60Co 1 MCi untuk PLKAI di Malaysian Institute for Nuclear

Technology (MINT) pada tahun 1996 sebesar RM 10,400,000.00 bisa mengolah NRL sekitar

6000 ton/tahun [3]. Tetapi karena waktu paro 60Co = 5,3 tahun, maka setiap tahun kapasitas

produksi PLKAI akan turun dan setelah 5,3 tahun kapasitas produksi PLKAI turun menjadi

sekitar 3000 ton/tahun. Untuk mempertahankan produksi PLKAI yang tetap, maka

minimum setiap 1 tahun diperlukan loading sumber radiasi 60Co dengan radioaktivitas yang

sama dengan radioaktivitas awal.

PLKAI dengan MBE filamen Tungsten sebagai sumber daya elektron yang ada di

dunia saat ini masih dalam taraf percobaan pada skala laboratorium. Umur pakai filamen

Tungsten hanya 30 – 100 jam, sedangkan filamen LaB6 mempunyai umur pakai yang lebih

lama yaitu sekitar 1000 jam dan filamen LaB6 atau CeB6 sekitar 1500 jam[4]. Sehingga dalam

satu tahun produksi PLKAI diperlukan penggantian filamen Tungsten sebanyak 79 kali atau

penggantian filamen LaB6 atau CeB6 sebanyak 8 kali. Jika dilakukan perhitungan kapasitas

PLKAI dengan radiasi berkas elektron kontinyu dari MBE 300 keV/10 mA yang telah dicoba

oleh MAKUUCHI di JAERI Jepang di dalam bejana iradiasi berpengaduk, maka hanya

diperoleh kapasitas PLKAI yang rendah sekitar 81,97 ton/tahun apabila menggunakan

filamen Tungsten. Sedangkan jika menggunakan filamen LaB6 atau CeB6 maka kapasitas

olah NRL sekitar 153,46 ton/tahun[5].

PLKAI yang menggunakan fasilitas iradiator 60Co maupun MBE masing-masing

memerlukan modal investasi yang cukup besar. Selain itu juga harus memenuhi sistem

proteksi radiasi yang handal, perizinan dan audit proteksi radiasi mulai dari konstruksi,



438

ISSN: 2355-7524

komisioning, operasional, dan dekomisioning fasilitas iradiator 60Co sebagai sumber radiasi

gamma atau iradiator MBE sebagai sumber radiasi elektron yang dapat terkonversi menjadi

radiasi sinar X. Prosedur proteksi radiasi yang rumit tersebut dan kandungan lokal (local

content) komponen fasilitas iradiator 60Co atau MBE yang masih rendah kemungkinan dapat

menjadi kendala pihak investor nasional jika akan membangun pabrik PLKAI dengan

iradiator 60Co atau MBE di Indonesia.

Berdasarkan permasalahan tersebut di atas, maka tujuan dari penelitian ini adalah

melakukan kajian konsep teknologi baru pra-vulkanisasi NRL yang bebas protein alergen

dan nitrosamine dengan suatu proses yang lebih ekonomis, sederhana dan mudah

dikerjakan, serta aman bagi pekerja dan lingkungan. Konsep teknologi baru pra-vulkanisasi

NRL yang akan dikaji adalah iradiasi film NRL dengan sinar UV-A menggunakan lampu

UV-A merk Philips yang mudah diperoleh melalui pabrik atau agen penjualan produk

lampu Philips yang ada di Indonesia.

2. TEORI Ragam penggunaan sinar UV tergantung pada panjang gelombang radiasi

elektromagnet ( yang dihasilkan seperti ditunjukkan pada Tabel 2[7].

Tabel 2. Jenis Penggunaan Sinar UV Berdasarkan

Panjang Gelombang

(), nm Jenis Penggunaan

230-400 Optical sensors, various instrumentation

230-365 UV-ID, label tracking, barcodes

240-280 Disinfection, decontamination of surfaces and water (DNA

absorption has a peak at 260nm)

250-300 Forensic analysis, drug detection

270-300 Protein analysis, DNA sequencing, drug discovery

280-400 Medical imaging of cells

300-400 Solid-state lighting

300-365 Curing of polymers and printer inks

300-320 Light therapy in medicine

350-370 Bug zappers (flies are most attracted to light at 365 nm)

3. METODOLOGI 3.1. Reviu PLKAI pada Fotoreaktor dengan Radiasi Sinar UV-A/B dari Lampu UV-

Merkuri

Reaksi dengan thiolene telah dikenal sejak permulaan 1930 dan digunakan dalam

berbagai aplikasi seperti sterilisasi pembalut luka, fabrikasi pencetakan plat berelief atau

pelapisan bahan semikonduktor pada elektronik. Suatu reaksi ikatan silang secara

fotokimia yang didasarkan pada penambahan thiolene pada pra-vulkanisasi NRL

dimaksudkan untuk mensubstitusi senyawa karbamat yang menimbulkan protein alergen.

Berdasarkan hal tersebut, maka telah dikembangkan teknologi baru pra-vulkanisasi

NRL untuk pembuatan surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dengan iradiasi sinar

UV-A/B dari lampu UV-merkuri. Pengembangan teknologi baru pra-vulkanisasi NRL secara

fotokimia dengan iradiasi sinar UV-A/B tersebut dilakukan oleh tim penelitian yang

dikoordinir oleh (Schlögl, S., 2010) dari Polymer Competence Center Roseggerstraße Leoben

Austria. Mereka telah berhasil merealisasikan pilot plant pra-vulkanisasi lateks karet alam

(NRL) pada pembuatan surgical gloves non-allergenic menggunakan fotoreaktor dengan

teknik iradiasi sinar UV-A/B [46]. Sumber radiasi sinar UV-A/B berasal dari satu lampu UV-

merkuri tipe TL T8 yang mempunyai umur pakai 2.000 – 3.000 jam [44], panjang L = 1 ft,

rentang panjang gelombang = 240 – 460 nm dan irradiance I = 1,1 W/cm2[8].



439

ISSN: 2355-7524

Pra-vulkanisasi NRL secara iradiasi dilakukan dalam sebuah fotoreaktor berbentuk

silinder dari kolom gelas kuarsa dengan diameter dalam ID = 13,5 cm. Lapisan tipis (film)

NRL dialirkan melalui dinding dalam fotoreaktor secara gravitasi pada laju alir 1,3

liter/menit, kemudian diiradiasi dengan berkas foton UV-A/B yang bersumber dari lampu

UV-merkuri. Sinar foton UV-A/B yang keluar dari lampu UV-merkuri akan menimbulkan

panas secara radiasi. Akumulasi panas yang mengenai film NRL dapat menimbulkan

kenaikan temperatur. Agar tidak terjadi akumulasi panas radiasi yang dapat menyebabkan

degradasi pada film NRL, maka diperlukan sistem pendinginan dengan menggunakan air

pendingin pada temperatur 12 – 16 oC di dalam pipa annulus dari bahan gelas kuarsa yang

mempunyai panjang busur lingkaran 25 cm sehingga NRL teriradiasi (pre-cured latex) yang

keluar fotoreaktor pada temperatur 38 oC[8].

Pilot plant UV-photoreactor yang dipakai untuk proses pra-vulkanisasi NRL secara

sinambung ditunjukkan pada Gambar 2[8].

Gambar 2. Prototipe PLKAI dengan Fotoreaktor dari Lampu UV-Merkuri

3.2. Deskripsi Proses dan Hasil PLKAI dengan Radiasi UV-A/B dari Lampu UV-

Merkuri

Langkah pertama proses pra-vulkanisasi NRL secara fotokimia dengan radiasi sinar

UV-A/B sebagai berikut: emulsifikasi Lucirin TPO L dan trimethylolpropane tris(3-

mercaptopropionate) (TriThiol) di dalam air. Larutan emulsi ditambahkan ke dalam 40 kg NRL

amonia tinggi (dengan kandungan 40 % berat karet kering) dan diaduk dengan pengaduk

magnet pada temperatur kamar selama 2 jam. Konsentrasi Lucirin TPO L dan TriThiol

dalam formula lateks masing-masing 1,0 phr.

Formula NRL diisikan ke dalam tangki penampung, kemudian dialirkan ke

fotoreaktor pada kecepatan alir 1,3 liter/menit menggunakan pompa screw. Pra-vulkanisasi

NRL secara fotokimia dilakukan dengan lampu UV-merkuri dengan intensitas sinar UV-A/B

1,1 W/cm2 pada rentang panjang gelombang = 240 – 460 nm. Temperatur campuran NRL

teriradiasi yang timbul maksimum 38 oC karena adanya panas radiasi UV-A/B. Setelah

proses pra-vulkanisasi NRL, pada aliran film NRL yang keluar dari fotoreaktor ditambahkan

0,5 phr phenolic sebagai antioksidan untuk dilakukan proses dipping[8].



440

ISSN: 2355-7524

Uji mekanik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dinyatakan

dengan tensile strength dan crosslink density seperti ditunjukkan pada Gambar 3 (a). Uji

mekanik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI setelah proses aging

dinyatakan dengan tensile strength seperti ditunjukkan pada Gambar 3 (b)[8].

(a) (b)

Gambar 3. Uji Mekanik Surgical Gloves dari Pre-cured Latex Hasil PLKAI

Gambar 3 (a) menunjukkan, bahwa dengan 2 × iluminasi memberikan hasil uji

mekanik terbaik terhadap surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI dengan tensile

strength 30 MPa. Tetapi dengan 1 × iluminasi saja ternyata telah memberikan tensile strength

pada surgical gloves dari pre-cured latex hasil PLKAI sebesar 25 MPa yang sudah di atas

ketentuan standar EN-455 2 (2000) dengan tensile strength 24 MPa seperti ditunjukkan pada

Tabel 3 [8]. Gambar 3 (b) menunjukkan, bahwa proses aging terhadap pre-cured latex hasil

PLKAI pada suhu kamar selama 7 hari menunjukkan uji mekanik surgical gloves yang terbaik

dengan tensile strength 23 MPa (jika 1 × iluminasi) dan 28 MPa (jika 2 × ilumniasi) yang sudah

di atas ketentuan standar ASTM D 3577 dengan tensile strength 18 MPa seperti ditunjukkan

pada Tabel 3.

Tabel 3. Komparasi Sifat Fisis Surgical Gloves Steril Hasil PLKAI Secara Iradiasi Sinar

UV-A/B dari Lampu UV-Merkuri dengan Kualitas Standar Internasional

Sterile Surgical Gloves

ASTM D 3577 UV Pre-cured NR Latex Film Physical Properties

Before Aging After Aging Before Aging After Aging

Tensile Strength (MPa) 24 18 25 – 32 23 - 28

Ultimate Elongation (%) 750 560 770 – 870 680 – 720

Force at Break (N) 12 9 12.5 – 15 11.5 – 14

Mekanisme umum reaksi PLKAI dengan radiasi foton UV (hv) dan thiolene

ditunjukkan seperti pada Gambar 4[8].

Pada tahap inisiasi, kehadiran fotoinisiator dalam bahan lateks dieksitasi dengan sinar

UV-A/B yang kemudian diikuti dengan pemutusan ikatan untuk menghasilkan radikal

bebas. Adanya thiol cukup memindahkan hidrogen dari thiol ke radikal bebas fotoinisiator

menghasilkan bentuk radikal thiyl. Sekali terbentuk radikal thiyl akan mampu bereaksi

dengan ikatan rangkap C=C di dalam poliisopren di dalam NRL untuk membangkitkan

thioeter dan pusat radikal karbon. Selanjutnya, radikal thiyl yang dibentuk berikatan dengan

hidrogen dari thiol lain dengan pusat radikal karbon. Reaksi terminasi melibatkan



441

ISSN: 2355-7524

penggabungan radikal yang mendorong ke arah disulfida, thioeter dan ikatan kovalen

karbon-karbon [8].

Gambar 4. Mekanisme Reaksi PLKAI dengan Radiasi Foton UV (hv) dan Thiolene

Dalam kaitan dengan transmisivitas sinar yang rendah, hanya lapisan tipis lateks

karet alam dapat diiradiasi secara homogen dengan sinar UV-A/B. Untuk memastikan dosis

iradiasi yang cukup untuk pra-vulkanisasi NRL, maka dilakukan dalam suatu fotoreaktor

dengan aliran lapisan tipis (film) NRL yang jatuh karena gaya gravitasi. Teknologi ini telah

dikenal dengan baik dan biasa digunakan dalam purifikasi air dan sterilisasi air seperti

halnya dalam kimia organik dan proses fotokimia pada skala industri. Disamping mudah

dalam penanganan dan peraturan, konsep fotoreaktor lapisan tipis jatuh telah menyediakan

suatu iluminasi sinambung pada lateks karet alam dalam lapisan tipis. Tahap pra-

vulkanisasi NRL selanjutnya diikuti dengan proses pencelupan koagulan konvensional.

Surgical gloves dibuat pada suatu mesin rangkaian pencelupan pembentuk porselin dalam

lateks pra-padat (pre-cured). Surgical gloves dari hasil PLKAI memperlihatkan sifat fisik yang

sempurna diikuti dengan stabilitas umur yang baik. Sifat fisik surgical gloves dari pre-cured

latex hasil pra-vulkanisasi NRL dengan radiasi sinar UV-A/B ini terhadap kesesuaian dengan

kulit adalah bagus, yang telah terbukti dengan studi iritasi akut kulit pada kelinci (metode

dan penelitian telah sesuai dengan ISO 10993-10:2002) dan studi sensitifitas kulit. Hasil yang

diperoleh memberikan suatu indikasi bahwa teknik baru pra-vulkanisasi NRL dengan

radiasi sinar UV-A/B mempunyai kelebihan, yaitu tanpa menggunakan bahan pemeka atau

bahan akselerasi berbahaya atau aktivator, sehingga layak dipertimbangkan untuk

dikembangkan lebih lanjut pada pembuatan surgical gloves [8].

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Penentuan Luas Film NRL Teriradiasi oleh Sinar UV-A/B

Luas film NRL yang teriradiasi oleh sinar UV-A/B dapat ditentukan dari persamaan berikut:

A = ID L ……………………………………(1)

dengan, A = luas film NRL yang teriradiasi (cm2), ID = diameter dalam kolom gelas kuarsa

(cm), L = panjang film NRL yang teriradiasi sinar UV dalam kolom gelas kuarsa (cm).

A = 22/7 13,5 cm 30,48 cm = 1.293,22 cm2



442

ISSN: 2355-7524

4.2. Penentuan Kecepatan Linier Aliran NRL (v) dalam Fotoreaktor Tegak

Pada debit film NRL yang diiradiasi, Q = (1,3 liter/menit) = 1.300 cm3/menit ternyata

dengan 1 × iluminasi saja, tensile strength pada surgical gloves hasil PLKAI sudah sesuai

dengan ASTM D 3577 seperti ditunjukkan pada Tabel 3.

Q = kecepatan linier NRL (v) tebal film NRL (tb) keliling kolom iradiasi ……….(2)

Q = v tb ( ID) ……….(3)

v = Q/[tb ( ID)] ……….(4)

Data kemampuan penetrasi UV-C pada beberapa larutan seperti: air distilasi atau air

reverse osmosis (RO) = 3,0 m; air minum normal = 12,0 cm; wine, juice = 2,5 mm; susu, sirup,

darah = 0,5 mm [9].Kemampuan penetrasi sinar UV-A pada bahan lebih besar daripada sinar

UV-C dan UV-B seperti ditunjukkan pada Gambar 5 [10].

Gambar 5. Kemampuan Penetrasi Berbagai Sinar UV pada Bahan

Jika jumlah partikel karet dan protein dalam sistem koloid NRL dianggap analog

dengan jumlah partikel protein dan susu dalam sistem koloid susu, maka penetrasi sinar

UV-A/B (tb) dari lampu UV-Hg dalam film NRL yang mengalir pada fotoreaktor, tb ≥ 0,5 mm.

Dari persamaan (4), kecepatan alir linier film NRL (v) dapat ditentukan sebagai

berikut: v = (1.300 cm3/menit)/[ 0,05 cm ( 13,5 cm)] = 612,8 cm/menit

4.3. Penentuan Prediksi Kapasitas PLKAI dengan Sinar UV-A/B pada Fotoreaktor

Silinder Tegak

Sebagai sumber radiasi sinar UV-A/B berasal dari satu lampu TL T8 UV-merkuri yang

mempunyai umur pakai sekitar 2.000 [11] dengan panjang L = 1 ft = 30,48 cm, rentang panjang

gelombang = 240 – 460 nm dan irradiance I = 1,1 W/cm2 [8]. Jika umur pemakaian lampu

UV-A/B tersebut 2.000 jam [11] dan operasional proses PLKAI adalah 24 jam per hari, maka

pada pemakaian lampu UV-A/B dilakukan penggantian setiap 2,77 bulan. Sehingga dalam 1

tahun operasional PLKAI harus dilakukan penggantian lampu UV-A/B sebanyak 5 kali.

Jika prediksi setiap penggantian lampu UV-A/B memerlukan waktu bongkar pasang

sekitar 1 hari, maka sisa jumlah hari dalam 1 tahun operasional PLKAI = (330 – 5) = 325 hari.

Kapasitas NRL teriradiasi (m) dapat ditentukan dengan persamaan:

m = Q x NRL ……………………………..(5)

dengan, NRL = densitas film NRL = 0,913 g/cm3

Kapasitas NRL teriradiasi, m = 1.300 cm3/menit 0,913 g/cm3 = 1.186,9 g/menit

m = 1.186,9 g/menit 60 menit/jam 24 jam/hari 325 hari/tahun

m = 555.469.200 g/tahun = 555,5 ton/tahun

Pada proses PLKAI tidak semua kandungan isopren dalam film NRL terkonversi

menjadi i-isopren (isopren teriradiasi). Prediksi kapasitas PLKAI (M) dapat ditentukan

dengan persamaan:

M = X x m ……………………………………..(6)

dengan, X = konversi reaksi isoprene menjadi i-isopren



443

ISSN: 2355-7524

Jika X = 90%, maka M = 0,9 x 555,5 ton/tahun = 499,9 ton/tahun

4.4. Peningkatan Kapasitas PLKAI dengan UV-A pada Fotoreaktor Silinder Tegak

Hasil percobaan pilot plant PLKAI dengan radiasi UV-A/B dari lampu UV-merkuri

pada fotoreaktor silinder tegak yang telah dilakukan oleh S.Schlögl, dkk (2010) [8] di Polymer

Competence Center, Leoben, Austria telah dipatenkan di EURO dengan nomor paten EP

Patent,762,586 pada tanggal 14 Maret 2006 dan di USA dengan nomor paten U.S.Patent

0105,971 pada tanggal 10 Mei 2007. Berdasarkan dari validitas paten pilot plant PLKAI

dengan radiasi UV-A/B dari lampu UV-merkuri di Eropa dan USA tersebut, maka teknologi

tersebut dapat dikembangkan di Indonesia untuk dapat diterapkan pada usaha mikro kecil

dan menengah (UMKM) dan usaha kecil menengah (UKM) di bidang agroindustri karet.

Konsep teknologi peningkatan kapasitas PLKAI dilakukan dengan cara memperluas

area film NRL yang akan diiradiasi dengan sinar UV-A dalam fotoreaktor silinder tegak.

Untuk memperluas area film NRL yang diiradiasi dengan sinar UV-A dalam fotoreaktor

silinder tegak adalah dengan menambah ukuran diameter silinder tegak sehingga luas

selimut silinder tegak yang teraliri film NRL secara gravitasi untuk diiradiasi dengan sinar

UV-A akan bertambah besar. Iradiator yang dipakai pada fotoreaktor silinder tegak adalah

8 lampu Philips nomor produk 21517-8 dengan spesifikasi: tipe bulb T8, tenaga P = 8 30 W,

panjang L = 24 in [11]. Detil konsep teknologi peningkatan kapasitas PLKAI ditunjukkan

pada Gambar 6:

Gambar 6. Konsep Teknologi VNRL dengan Radiasi Sinar UV-A pada Fotoreaktor

Berdasarkan kemampuan penetrasi berbagai sinar ultraviolet pada Gambar 5, maka

kemampuan penetrasi iradiasi sinar UV-A lampu Philips nomor produk 21517-8 dengan

spesifikasi panjang gelombang = 365 nm [11] pada film NRL akan lebih besar jika

dibandingkan dengan sinar UV-A/B dari lampu merkuri. Desain pajang lintasan film NRL

yang diiradiasi oleh sinar UV-A di dalam fotoreaktor adalah Lx = 40 cm (lebih besar daripada

panjang lintasan PLKAI dengan radiasi sinar UV-A/B dari lampu merkuri dengan panjang

Lx = 30,48 cm). Dengan demikian untuk proses PLKAI di dalam fotoreaktor cukup

dilakukan dengan 1 x iluminasi saja.



444

ISSN: 2355-7524

Umur pemakaian lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sekitar

2.000 jam[11]. Jika operasional proses PLKAI dilakukan 24 jam per hari, maka pemakaian

lampu UV-A setiap 2,77 bulan diperlukan penggantian. Sehingga dalam 1 tahun operasional

proses PLKAI harus dilakukan penggantian lampu UV-A sebanyak 5 kali. Jika diprakirakan

setiap penggantian lampu UV-A memerlukan waktu bongkar pasang sekitar 1 hari, maka

sisa jumlah hari dalam 1 tahun operasional proses PLKAI = (330 – 5) = 325 hari. Dengan

demikian proses PLKAI dengan sinar UV-A dalam 1 tahun produksi memerlukan lampu

UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sebanyak = 8 5 = 40 buah.

Dengan menggunakan data v = 612,79 cm/menit dan persamaan (3) ditentukan debit

film NRL yang teriradiasi sebagai berikut:

Debit film NRL yang diiradiasi (Q),

Q = 612,79 cm/menit 0,05 cm (22/7 x 28 cm) = 2.696,27 cm3/menit

Dari persamaan (5) dapat ditentukan kapasitas NRL teriradiasi (m).

Kapasitas NRL teriradiasi: m = 2.696,27 cm3/menit 0,913 g/cm3 = 2.461,7 g/menit

m = 2.461,7 g/men. 60 men./jam 24 jam/hari 325 hari/tahun

m = 1.152.075.594 g/tahun = 1.152 ton/tahun

Pada proses PLKAI tidak semua kandungan isopren dalam film NRL terkonversi

menjadi i-isopren (isopren teriradiasi), maka kapasitas PLKAI (M) dapat ditentukan dengan

persamaan (6). Jika X = 90%, maka M = 0,9 x 1.152 ton/tahun = 1.036,8 ton/tahun

Luas film NRL teriradiasi oleh sinar UV-A pada fotoreaktor silinder tegak pada

Gambar 7 ditentukan dari persamaan (1) sehingga A = 22/7 28 cm 40 cm = 3.520 cm2.

Konsep skema fotoreaktor untuk proses PLKAI dengan radiasi sinar UV-A dari 8 buah

lampu Philips nomor produk 21517-8 ditunjukkan pada Gambar 7.

Gambar 7. Skema Konsep Fotoreaktor dengan 8 Lampu UV-A Merk Philips Nomor

Produk 21517-8 untuk Proses PLKAI

Dari hasil reviu PLKAI pada fotoreaktor dengan radiasi sinar UV-A/B dari lampu UV-

merkuri dan hasil konsep teknologi PLKAI pada fotoreaktor dengan radiasi sinar UV-A dari

lampu Philip nomor produk 21517-8 dapat diperoleh komparasi spesifikasi teknis

fotoreaktor seperti ditunjukkan pada Tabel 4 sebagai berikut:



445

ISSN: 2355-7524

Tabel 4. Komparasi Spesifikasi Teknis Fotoreaktor dengan lampu UV-Merkuri dan

lampu UV-A Philips No. Produk 21517-8 untuk PLKAI

Parameter

Konsep Teknologi PLKAI

dengan UV-A dari Lampu

Philips No. Produk 21517-8

Prototipe PLKAI dengan

UV-A/B dari Lampu UV-

Merkuri

Diameter fotoreaktor D = 40 cm D = 20 cm

Tinggi fotoreaktor H = 112 cm H = 100 cm

Volum fotoreaktor V = 140.800 cm3 V = 125.714,28 cm3

Luas film NRL teriradiasi A = 3.520 cm2 A = 1.293,22 cm2

Daya lampu P = 8 x 30 V = 240 W P = 3.000 W

Prediksi kapasitas PLKAI M = 1.036,8 ton/tahun M = 499,9 ton/tahun

Limbah toksis Tidak ada Merkuri (Hg)

Media pendingin Udara dan air Gas N2 dan air dingin dari

chiller

5. KESIMPULAN Dengan menggunakan fotoreaktor silinder tegak dengan tinggi H = 112 cm, diameter

D = 40 cm yang berisi 8 buah iradiator lampu UV-A merk Philips nomor produk 21517-8

dengan spesifikasi: tipe bulb T8, P = 30 W, panjang L = 24 in, panjang gelombang = 365 nm,

rated average life = 2000 jam diperoleh prediksi kapasitas PLKAI = 1.036,8 ton/tahun.

Berdasarkan rated average life = 2000 jam, maka untuk proses PLKAI selama 1 tahun

diperlukan penggantian lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8 sebanyak

8 5 = 40 buah. Dari data harga lampu UV-A merk Philips dengan nomor produk 21517-8

melalui agen penjualan di Indonesia sekitar Rp 300.000 per buah [12], maka untuk proses

PLKAI per tahun diperlukan biaya penggantian lampu UV-A merk Philips nomor produk

21517-8 sekitar Rp 12 juta.

DAFTAR PUSTAKA

[1]. DEPARTEMEN PERINDUSTRIAN RI, “Gambaran Sekilas Industri Karet”, 2007.

[2]. PARHUSIP, A.B., “Potret Karet Alam Indonesia”, Economic Review No. 213,

September 2008.

[3]. MANSHOL, W., YAHAYA, M., NORJANAH, “Processing Cost of RVNRL”, In: The

Second International Symposium on RVNRL (Radiation Vulcanisation Natural

Rubber Latex), Kuala Lumpur, Malaysia, 15-17 July, 1996.

[4]. _______, “Electron Source, Generation of Electrons, and Controlling of Electron

Beam”, www.fileden.com/.../AA%20Lecture%20Series-4b-Electron%20 Microscopy-

e%20sources-Generation%20and%20Control%20of%20e-beam.pdf, Diakses tanggal 30

Desember 2012.

[5]. MAKUUCHI, Y., “Radiation Processing of Liquid with Low Energy Electron”, JAERI-

Conf 2002-013, p. 86-99.

[6]. _______, “Types of UV and Visible Light”, http://www.uvabcs.com/uvlight.php,

Diakses tanggal 8 April 2010.

[7]. _______, “Aplication of UV”, http://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet, Diakses tanggal

8 April 2010.

[8]. SCHLÖGL, S., TEMEL, A., KERN, W., LEOBEN, SCHALLER, R., HOLZNER, A.,

“Manufacture of Non-Allergenic Surgical Gloves via UV Techniques”, Rohstoffe Und

Anwendungen Raw Materials and Applications, KGK Mai 2010, pp. 187 – 191.

[9]. PUREPRO, “Ultraviolet Water Sterilizer”, Pure-Pro Water Corp., Illinois, USA.



446

ISSN: 2355-7524

[10]. RAYMONT, J., “UV Measurement & Process Control: Theory vs. Reality Overview of

EIT Products & Measurement Techniques”, EIT Instrument Markets Sterling, Virginia

USA.

[11]. _______, “Lighting Catalog Lamp Spesification Guide 2013 PHILIPS”,

www.usa.lighting.philips.com/pwc_li/us_en/.../tools.../sg100-2013.pdf , diakses tanggal 1

Maret 2014.

[12]. _______, “Jual Lampu UV Philips 15/30/36 Watt-Sterilisasi Medis-Murah (Membunuh

Bakteri dan Virus)”, http://mulyajaya2008.indonetwork.co.id/2748409/jual-lampu-uv-

philips-15-30-36-watt-sterilisasi-medis-murah.htm, diakses tanggal 5 Februari 2012.

DISKUSI/TANYA JAWAB:

PERTANYAAN: Sajima (PSTA-BATAN)

Apa keunggulan metode ini jika dibandingkan dengan metode lain, misal mesin berkas

elektron (MBE) (untuk iradiasinya)?

Bagaimana prospeknya ke depan jika metode ini dikerjakan untuk skala industri?

JAWABAN: Herry Poernomo (PSTA-BATAN)

Keunggulan metode fotoreaktor dengan iradiator lampu UV-A jika dibandingkan dengan MBE

antara lain:

a) Konstruksi dan instalasi fotoreaktor lebih sederhana, lebih mudah dan cepat jika

dibandingkan dengan MBE.

b) Karena radiasi yang ditimbulkan adalah radiasi ultraviolet, maka tidak diperlukan perizinan

konstruksi, operasional, dan audit dari Bapeten sebagaimana MBE.

c) Daya iradiator lampu UV-A hanya 240 W yang lebih rendah dari MBE 300 keV/20 mA di

PSTA-BATAN yang setara dengan daya sekitar 6000 W.

d) Luas film lateks karet alam yang teriradiasi oleh sinar UV-A dengan A = 3.520 cm2 yang

lebih besar dari luas window MBE 300 keV/20 mA di PSTA-BATAN dengan A = 360 cm2.

e) Dari hasil perhitungan, kapasitas iradiasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor dengan

radiasi sinar UV-A sekitar 1.036,8 ton/tahun. Sedangkan jika menggunakan MBE 300

keV/20 mA di PSTA-BATAN, maka kapasitas iradiasi lateks karet alam sekitar 410

ton/tahun.

f) Harga iradiator fotoreaktor yang terdiri dari 8 buah lampu ultraviolet (UV) tipe bulb T8

merk Philips nomor produk 21517-8 sekitar Rp. 2,4 juta. Sedangkan harga MBE 300 keV/20

mA sekitar Rp. 5 milyar.

g) Hazardous yang ditimbulkan dari vulkanisasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor

dengan iradiator lampu UV-A adalah radiasi UV, sedangkan jika menggunakan MBE

ditimbulkan ozon, SF6, dan radiasi sinar-X.

Prospek vulkanisasi lateks karet alam menggunakan fotoreaktor dengan iradiator lampu UV-A

sangat kompetitif untuk skala industri jika dibandingkan dengan menggunakan iradiator MBE

dan gamma (Co-60).

konsep teknologi pra-vulkanisasi lateks karet alam …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

Documents