Indonesia merupakan salah satu produsen utama karet alam di dunia, yang merupakan bahan baku utama dalam pembuatan ban. Dalam industri otomotif, kualitas ban memainkan peran penting dalam keselamatan dan efisiensi kendaraan. Salah satu komponen utama dalam pembuatan ban adalah Carbon Black Rubber (CBR), yang memberikan daya tahan dan kemampuan pembuangan panas yang lebih baik. Namun, untuk memastikan performa optimal, diperlukan analisis mendalam terhadap komposisi kimia CBR menggunakan teknologi seperti Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Dengan penerapan teknologi seperti FTIR dan ATR, produsen ban di Indonesia dapat meningkatkan standar kualitas dengan lebih akurat dan efisien.

FTIR dan Peranannya dalam Industri Ban

FTIR adalah metode yang memungkinkan analisis material dengan lebih akurat, terutama dalam mendeteksi berbagai komponen dalam ban. Salah satu teknik yang digunakan adalah Attenuated Total Reflectance (ATR), yang mempermudah analisis sampel CBR yang biasanya sulit karena sifatnya yang tidak tembus cahaya. Penggunaan ATR dengan kristal Germanium (Ge) terbukti lebih efektif dibandingkan dengan kristal berlian (diamond), karena memberikan spektrum yang lebih bersih dan minim distorsi.

Gambar 1 : Spektrum perbandingan dari 20% CBR. ATR spektrum berlian menunjukkan beberapa masalah, sedangkan spektrum Ge ATR bersih.

Gambar 2 : Spektrum perbandingan dari 30% CBR. ATR spektrum berlian menunjukkan beberapa masalah lagi, sedangkan spektrum Ge ATR masih tetap bersih.

Hal ini dikarenakan berlian (diamond) sangat kuat, karena memiliki sifat keras dan secara kimiawi inert. Untuk berlian, kedalaman penetrasi (dp) lebih dari 2 mikron pada 1000 cm⁻¹. Germanium (Ge) juga keras dan inert, meskipun tidak sekuat berlian. Perbedaan utama terletak pada kedalaman penetrasinya (dp), di mana Ge memiliki kedalaman penetrasi sekitar 0,7 mikron pada 1000 cm⁻¹, disebabkan oleh indeks bias yang jauh lebih tinggi. Sifat ini (kedalaman penetrasi yang lebih baik pada Ge) membuatnya lebih ideal untuk menganalisis carbon black rubbers (CBR).

Gambar 3. Thermo Scientific Nicolet APEX FTIR Spectrometer

Spektrum ini diperoleh menggunakan spektrometer FTIR seperti Thermo Scientific Nicolet APEX FTIR Spectrometer, dengan aksesori ATR berbahan berlian dan germanium (Ge). Di sekitar pita serapan kuat pada 1400 cm⁻¹, indeks bias sampel mendekati atau bahkan melebihi indeks bias berlian, menyebabkan perubahan mendadak dalam kedalaman penetrasi (dp). Hal ini mengakibatkan distorsi spektrum yang sulit dikoreksi. Sebaliknya, spektrum Ge dalam kedua gambar menunjukkan puncak yang bersih dan terdefinisi dengan baik. Hal ini disebabkan oleh indeks bias yang jauh lebih tinggi pada Ge serta kedalaman penetrasi yang lebih baik.

Solusi Thermo Scientific untuk Industri Ban Indonesia

Thermo Scientific merupakan yang pertama kali mengembangkan Advanced ATR Correction yang bersifat eksklusif, yang mempertimbangkan semua variabel, memungkinkan penggunaan basis data transmisi untuk dibandingkan dengan spektrum ATR untuk pertama kalinya. Perbedaan utama antara koreksi ATR yang lebih canggih ini dengan metode ATR sebelumnya adalah pengenalan bahwa indeks bias sampel berubah (meningkat) di dekat puncak serapan.

Gambar 4. 30% Carbon Black Rubber (CBR) pada Germanium (Ge). Spektrum terbawah hanya dikoreksi pada garis dasarnya, spektrum tengah menggunakan koreksi ATR tradisional, dan spektrum teratas telah dikoreksi menggunakan Advanced ATR Correction. Semua spektrum diskalakan secara seragam dan digeser untuk kejelasan visual.

Analisis lengkap terhadap Carbon Black Rubber (CBR) dilakukan menggunakan perangkat lunak canggih Thermo Scientific OMNIC Specta Software. Pertama, spektrum dikoreksi pada garis dasarnya dan diproses lebih lanjut. Gambar 3 menunjukkan spektrum setelah koreksi garis dasar, sebelum dan sesudah penerapan koreksi ATR—baik yang disediakan oleh sebagian besar vendor maupun Thermo Scientific Advanced ATR Correction. Spektrum yang telah dikoreksi sekarang dapat dicocokkan dengan basis data transmisi normal untuk analisis lebih akurat.

Gambar 5. Hasil pencarian sederhana untuk spektrum teratas pada Gambar 3 menunjukkan kecocokan yang baik, tetapi terdapat puncak tambahan yang tidak muncul dalam hasil pencarian.

Hasil pencarian sederhana terdapat pada Gambar 5. Kecocokan yang diperoleh cukup baik, karena polimer dasar telah teridentifikasi dengan indeks kecocokan yang tinggi. Namun, melalui pemeriksaan visual, terlihat bahwa beberapa puncak di sekitar 1000 cm⁻¹ tidak muncul dalam hasil pencarian, yang mengindikasikan adanya komponen kedua dalam sampel.

Gambar 6. Hasil pencarian multi-komponen dari OMNIC Specta menunjukkan bahwa analisis kini telah lengkap dan memiliki kesesuaian yang sangat baik dengan spektrum.

Algoritma pencarian multi-komponen unik dari OMNIC Specta menyelesaikan analisis seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6. Algoritma canggih ini mengekstrak dua komponen dari Carbon Black Rubber (CBR)—polimer dasar (yang sama seperti hasil pencarian sederhana) dan silane slip aid.

Sampel yang dianalisis merupakan strip insulasi pintu mobil, yang menggunakan lapisan silane untuk mencegah adhesi antara kaca jendela dan insulasi. Spektrum komposit yang dihasilkan sangat luar biasa, menunjukkan kesesuaian hampir sempurna dengan spektrum asli.

Kesimpulan

Carbon Black Rubber (CBR) merupakan sampel yang menantang untuk analisis inframerah (IR). Berlian (diamond) bukan solusi universal untuk CBR karena pita spektrum yang dihasilkan sering mengalami distorsi. Sebaliknya, Germanium (Ge) menghasilkan puncak spektrum yang lebih bersih.

Thermo Scientific menyediakan semua tools yang diperlukan untuk analisis lengkap, termasuk Advanced ATR Correction dan OMNIC Specta’s multi-component search. Kombinasi perangkat keras dan perangkat lunak ini menciptakan alat analisis yang sangat kuat dan akurat.

Alphasains Dinamika merupakan distributor peralatan laboratorium seperti FTIR, Raman, Oil & Grease Extractor, GC, GC-MS, Digital Microscope, dll yang memiliki keagenan beberapa brand dari berbagai negara di dunia, baik Asia, Amerika maupun Eropa. Beberapa brand diantaranya adalah Thermo Scientific (US), OSS (US), DeltaPix (Denmark), Young In Chromass (Korea Selatan), dan lainnya. Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk kami, silahkan kunjungi www.alphasains.com atau email ke sales@alphasains.com