Mengapa SI-69 Penting dalam Penggunaan Silica pada Rubber Compound ?

Dalam formulasi rubber compound, silica dikenal sebagai reinforcing filler yang dapat memberikan berbagai keunggulan, terutama dalam meningkatkan performa dinamis, wet grip, dan menurunkan rolling resistance. Namun, secara alami, silica memiliki keterbatasan dalam berinteraksi dengan rubber polymer.

 

Di sinilah TESPT (Bis[3-(triethoxysilyl) propyl] tetrasulfide), yang umum dikenal di industri sebagai SI-69, berperan sebagai silane coupling agent. SI-69 membantu menghubungkan silica dengan rubber sehingga silica dapat terdispersi dan bekerja lebih efektif di dalam compound.

Ketika Silica Tidak Terdispersi dengan Baik, apa yang akan terjadi ?

Ketika silica dicampurkan ke dalam rubber, interaksi antara silica dan rubber polymer secara alami relatif lemah. Di sisi lain, partikel silica memiliki kecenderungan untuk saling berkumpul dan membentuk gumpalan (agglomerate), hal ini disebabkan oleh permukaan silica banyak mengandung gugus OH ( silanol ) yang bersifat polar dan sangat reaktif, sehingga mudah terbentuk ikatan OH – OH antara permukaan partikel silica yang menyebabkan aglomerasi lebih mudah terjadi. Akibatnya silica menjadi lebih sulit terdispersi secara merata di dalam rubber, sehingga fungsi silica sebagai reinforcing filler tidak dapat dimanfaatkan secara optimal. 

 

Beberapa dampaknya dapat terlihat dalam proses produksi, seperti:

• Agglomerate sulit pecah saat mixing → dispersi kurang baik
• Compound menjadi lebih sulit diproses → kebutuhan energi mixing dapat meningkat
• Interaksi antarpartikel silica yang tinggi → hysteresis dan heat build-up dapat meningkat
• Interaksi silica dengan accelerator → dapat memengaruhi scorch dan karakteristik curing

Bagaimana SI-69 Membantu ?

SI-69 membantu mengurangi kecenderungan silica untuk saling berkumpul sekaligus membantu silica berikatan lebih baik dengan polymer. Dengan begitu, silica dapat tersebar lebih merata selama proses mixing dan bekerja lebih efektif sebagai bahan penguat dalam rubber compound.

Secara sederhana:

Silica — SI-69 — Rubber

Satu bagian SI-69 berinteraksi dengan permukaan silica, sementara bagian lainnya berpartisipasi dalam proses curing dan membantu membentuk ikatan dengan rubber. Inilah yang memungkinkan silica dan rubber bekerja sebagai satu rantai ikatan. 

 

1. Struktur SI-69

SI-69 atau TESPT secara sederhana:

(EtO)₃Si–(CH₂)₃–S₄–(CH₂)₃–Si(OEt)₃

Reaksi akhir yang terjadi pada karet BR/SBR sebagai contoh adalah:

Jadi setelah silanization:

SILICA–O–Si–(CH₂)₃–Sx- SBR

Permukaan silica yang sebelumnya sangat polar sekarang menjadi lebih organophilic/hydrophobic dan lebih kompatibel dengan SBR/BR.:

Temperature ideal untuk SI 69 pada saat mixing

Berdasarkan beberapa literatur , range temperatur untuk mixing SI 69 adalah berkisar 145 – 155℃, pada temperatur yang lebih rendah seperti misalnya mixing di roll mill yang berkisar 70 sd 100℃ reaksi silanization akan berkurang efektivitasnya, sehingga akan menyisakan bagian SI 69 yang belum bereaksi sempurna, demikian juga jika temperature terlalu tinggi > 155 ℃ kandungan sulfur pada SI 69 akan menyebabkan terjadinya premature cross-linking / scorch.  

Apa Dampaknya terhadap Rubber Compound?

Dengan dispersi silica yang lebih baik dan ikatan yang lebih kuat dengan rubber, silica dapat bekerja lebih efektif sebagai bahan penguat dalam compound. Hasilnya, sifat mekanik dan performa dinamis compound dapat ditingkatkan, sekaligus membantu menghasilkan kualitas compound yang lebih konsisten.

Kombinasi silica dan SI-69 juga banyak digunakan dalam pengembangan green tire karena membantu produsen mendapatkan keseimbangan antara wet grip, rolling resistance, dan ketahanan aus.

Dampak Pada Biaya

SI-69 sering dianggap sebagai tambahan biaya dalam formulasi. Namun, biaya bahan tambahan tersebut perlu dibandingkan dengan biaya yang mungkin timbul ketika silica tidak terdispersi dengan baik. Hal seperti mixing yang lebih lama dapat meningkatkan penggunaan energi dan mengurangi kapasitas produksi. Dispersion yang buruk juga dapat menyebabkan hasil properties barang jadi / sifat produk jadi yang tidak optimum, variasi waktu curing dan scorch time yang terlalu lebar ,resiko blooming yang meningkat karena agglomerasi silica juga bisa membuat accelerator ataupun sulfur terperangkap sehingga seringkali jumlahnya pada satu titik melebihi batas solubility nya sehingga pada saat selesai curing masih ada  sulphur atau accelerator yang tertinggal dan belum bereaksi.

 

Beberapa masalah yang dapat menjadi indikasi bahwa sistem silica belum bekerja secara optimal antara lain:

• Mooney viscosity meningkat setelah penggunaan silica
• Cure time mudah berubah-ubah
• Beberapa sifat fisik utama seperti : tensile strength , abrasion resistance, tear resistance tidak mencapai nilai optimumnya .
• Hasil compound berbeda antar-batch meskipun formulanya sama
• Heat build-up terlalu tinggi pada produk yang mengalami beban dinamis.

 

Kesimpulan

Penggunaan silica dalam rubber compound tidak berhenti pada pemilihan jenis dan jumlah silica. Cara silica berinteraksi dan terdispersi di dalam rubber juga sangat menentukan hasil akhirnya.

SI-69 membantu mengatasi tantangan tersebut dengan menghubungkan silica dengan rubber, sehingga silica dapat terdispersi lebih baik dan memberikan penguatan yang lebih efektif.

Karena itu, silica dan SI-69 sebaiknya tidak dilihat sebagai dua bahan yang berdiri sendiri, tetapi sebagai satu sistem yang bekerja bersama untuk mendapatkan performa compound yang lebih baik dan proses produksi yang lebih konsisten.

 

PT Ultra Karya Bersama menyediakan silica dan silane coupling agent untuk industri karet, dengan dukungan teknis untuk membantu Anda mengevaluasi compound silica dan membantu memilih kombinasi silica dan silane yang sesuai dengan polymer serta target properties Anda.

Disclaimer: Informasi dalam artikel ini bersifat umum dan ditujukan sebagai referensi teknis. Hasil aktual sangat bergantung pada jenis silica, polymer, formulasi, dosis, kondisi mixing, dan curing system yang digunakan. Untuk penerapan pada formula spesifik, disarankan melakukan trial dan evaluasi tersendiri.