Proses Industri Kimia: Industri Plastik atau Polimer (PVC) dan Poliester

Makalah Proses Industri Kimia

“Industri Plastik (Polimer)”

Oleh:

Addinul Ihsan (0710920050) dan Bety Dian Agustin (0710923030)

1. Plastik Konvensional

Plastik merupakan salah satu jenis polimer. Polimer lain yang umum diproduksi selain plastik adalah serat dan karet (elastomer). Polimer sendiri merupakan molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit ulangan kimia yang kecil, sederhana dan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan ini biasanya setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.

Berdasarkan surve , dari tahun 1970 sampai 2000, konsumsi plastik dunia makin meningkat jauh melebihi logam besi dan baja. Ada alasan-alasan ekonomis yang dapat diterima dalam kecenderungan tersebut. Plastik lebih ringan dan umumnya lebih tahan terhadap korosi. Seperti logam, plastik juga dapat dipadu untuk memperbaiki sifat-sifat fisiknya. Dan jika dihubungkan dengan kenaikan harga energi , plastik bisa diproduksi dan diproses dengan input energi yang lebih rendah daripada logam (Stevens, 2001).

Jika diklasifikasi berdasarkan pertimbangan-pertimbangan ekonomis dan kegunaanya maka plastik dibagi menjadi  plastik komoditi dan plastik teknik (Platzer , 1981, Gillespie , 1986).

Plastik komoditi memiliki ciri-ciri sebagai berikut: (Stevens, 2001)

-          volume yang tinggi

-          harga yang murah

-          plastik ini bisa dibandingkan dengan baja dan aluminium dalam industri logam

-          sering dipakai dalam bentuk barang pakai-buang (disposable) seperti lapisan pengemas

Tabel 1 Contoh dan kegunaan polimer komersial (Stevens, 2001)

Polimer komersial	Kegunaan atau manfaat
Polietilena massa jenis rendah(LDPE)	Lapisan pengemas, isolasi kawat, dan kabel, barang mainan, botol yang lentur, bahan pelapis
Polipropilena (PP)	Botol, drum, pipa, saluran, lembaran, film, isolasi kawat dan kabel
Poli(vinil klorida) (PVC)	Tali, anyaman, karpet, film, bahan bangunan, pipa tegar, bahan untuk lantaui, isolasi kawat dan kabel
Polistirena (PS)	Bahan pengemas (busa), perabotan  rumah, barang mainan

Sedangkan plastik teknik memiliki ciri: (Stevens, 2001)

-          harga yang lebih mahal

-          volume lebih rendah

-          memiliki sifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik

-          dalam berbagai aplikasi sering bersaing dengan logam, keramik, dan gelas

Contoh : Nylon, polikarbonat, polisulfon, poliester

Jika dilihat dari sifatnya, plastik dibagi menjadi termoplastik dan termoset. Termoplastik mempunyai sifat, jika dipanaskan akan menjadi plastis dan jika terus dipanaskan sampai suhu lebih dari 200º C bisa mencair. Bila temperatur kemudian diturunkan (didinginkan), material plastik akan mengeras dan dapat dibentuk kembali. Termoset setelah diproses menjadi produk tidak dapat kembali seperti bentuk semula. Jika diumpamakan dengan makanan, termoplastik seperti coklat yang dapat mencair dan mengeras berulang kali dan tetap saja kita akan mendapatkan coklat, sedangkan termoset seperti biskuit yang sekali dicetak tidak dapat kembali ke bentuknya lagi (Anonim2, 2009)

Pada saat ini, kebanyakan plastik yang digunakan adalah plastik konvensional. Biasanya plastik konvensional ini berbahan dasar minyak bumi, gas alam, atau batu bara. Penggunaan plastik konvensional yang terbuat dari bahan sintetik  sering mengasilkan sampah dalam kehidupan sehari-hari. Sampah ini tidak dapat didegradasi oleh mikroorganisme atau lingkungan (Martaningtyas, 2002).

Plastik merupakan industri hilir yang menggantungkan bahan baku pada perusahaan lain. Berikut adalah bahan baku plastik berikut asalnya: (a division of Regal Supply Company, 1999-2000)

Gambar  1.

Macam-macam bahan baku plastik (a division of Regal Supply Company, 1999-2000)

2. Proses Produksi Plastik

Secara umum proses produksi plastik di industri meliputi tiga tahap yaitu: (Hartono, 1993)

a.       Pelunakan

      Menggunakan panas, sehingga mudah mengalir, dan siap dibentuk oleh cetakan

b.      Pembentukan

      Memanfaatkan tekanan, agar plastik dialirkan dan dibentuk lewat die atau cetakan

c.       Pemadatan

      Bentuk akhir produk dibiarkan memadat

Berikut adalah teknik pemrosesan plastik berdasarkan sifat plastik yang akan dibuat:

Termoplastik	Termoset
Cetak injeksi	Cetak Kempa
Ekstrusi	Cetak alih/transfer
Cetak embus	Cetak injeksi
Termoforming	Cetak injeksi reaktif
Cetak Putar	Cetak plastik diperkuat
Kalendering

Tabel 2. Teknik Pemrosesan Plastik (Hartono, 1993)

Dalam tabel diatas, dikenal begitu banyak teknik pemrosesan plastik. Dalam menentukan teknik yang tepat perlu diperhatikan hal-hal berikut: (Hartono, 1993)

·         Apakah komponennya termoplastik ataukah termoset

·         Bentuk komponenya

·         Jumlah produk yang diperlukan dan laju pembuatannya

2.1 Poli (vinil klorida) (PVC)

PVC merupakan bahan baku plastik jenis komoditi yang sering digunakan untuk memproduksi bahan bangunan, pipa tegar, bahan untuk lantui, isolasi kawat dan kabel. Jika dilihat dari sifatnya, plastik berbahan baku PVC merupakan termoplastik. PVC dapat dibuat dengan cara Polimerisasi adisi yaitu polimerisasi yang disertai dengan pemutusan ikatan rangkap diikuti oleh adisi dari monomernya yaitu etil klorida (VCM).

(Anonim1, 2009)

Proses pembuatan PVC melalui reaksi Polimerisasi adisi dibutuhkan beberapa materi yaitu Etilena, Garam Indusri (merupakan garam terbaik untuk dilakukan elektrolisis karena kualitas kemurniannya tinggi), dan tenaga listrik.

Gambar 2. Proses Produksi PVC (Anonim5, 2008)

Dalam proses yang disebut elektrolisis, garam dilarutkan dalam air dan larutan dialiri dengan arus listrik sehingga pada proses ini diproduksi klorin, soda kaustik, dan hidrogen. Secara terpisah, minyak atau gas disuling dan Etilena dapat diproduksi melalui proses pemisahan kimia yang disebut dengan ‘cracking’. Lalu Etilena dan Klorin direaksikan dan ketika Etilena dan klorin bereaksi akan dihasilkan produk yaitu diklorida etilena (EDC); dimana selanjutnya akan dipecah dan dihasilkan monomer etil klorida (VCM), yaitu dasar dari penyusunan poli (vinil klorida) (PVC). Selanjutnnya PVC yang diproduksi dalam bentuk bubuk putih disebut dengan termoplastik (Anonim5, 2008).

Contoh :

Teknik produksi plastik yang tepat untuk bahan baku PVC adalah ekstrusi. Pertama bahan berupa PVC berbentuk butiran atau serbuk dimasukkan dalam corong, di dorong ke screw baja. Dilairkan ke sepanjang bejana (barrel), dan dipanaskan. Kedalaman lekukan screw makin berkurang untuk memadatkan bahannya. Pada ujung ekstruder, lelehan melalui die dalam keadaan panas, lunak, dan mudah dibentuk. Ekstrusi ini harus segera dijaga bentuk dan ukurannya yaitu dengan cara pendinginan menggunakan udara atau air. Dalam proses ekstrusi, ekstrudat yang dihasilkan tidak selalu tepat sama dengan dimensi/ukuran die, yaitu agak lebih kecil. Untuk mengatasi hal ini maka dapat digunakan alat khusus yang mampu mengambil ekstrudat lunak dari die dengan cepat.Berikut adalah gambar mesin ekstrusi: (Hartono, 1993)

 

Gambar 3. Mesin ekstrusi (Anonim4, 2007)

2.2 Poliester

            Poliester merupakan bahan baku produksi plastik jenis termoset. Poliester memiliki berat molekul yang tinggi dan titik lebur yang tinggi. Poliester sering digabungkan dengan polimer lain untuk menambah kualitasnya, seperti pada poliester resin yang digabungkan dengan gelas fiber, dapat diperoleh polimer plastik yang kuat, kokoh, tahan terhadap suhu atau tidak mudah meleleh. Contoh pada perahu boat, alat-alat olahraga,dan  alat-alat listrik (Bhatnagar, 2004).

Salah satu jenis poliester adalah polifenil ester. Polimer ini di proses melalui metode polimerisasi kondensasi dengan reaksi sebagai berikut:

HOOROH + R’ (COCl)₂                      H[OROCOR’CO]_nCl + HCl

Dengan R’ merupakan aril radikal

Pembuatan polifenil ester di mulai dengan,  bisfenol A dan NaCl direaksikan dalam air. Dan ditambahkan  larutan Sodium Laurat. Rekasi berlangsung lambat setelah penambahan 0,5 mol asam klorida dari asam dikarboksilat yang telah direaksikan dengan pelarut non reaktif. Selama 10 menit dijadikan emulsikan dan dituangkan ke dalam aseton untuk mengendapkan (membentuk koagulasi) polimer. Lalu di saring, dicuci dengan air dan dikeringkan (Bhatnagar, M.S, 2004)

            Polifenil ester merupakan bahan baku plastik jenis termoset. Salah satu teknik produksi plastik yang tepat dengan bahan baku ini adalah dengan menggunakan teknik injeksi. Pertama, bahan baku untuk plastik injeksi berupa plastik raw material yang berupa butiran – butiran kecil plastik (Polifenil ester) di masukkan dalam hopper, setelah pressure, kecepatan dan parameter lainya di setting, plastik raw material (material kasar) akan di panaskan dalam barrel, selanjutnya screw berputar dan mengalirkan plastik yang mulai meleleh, saat plastik akan di injeksikan oleh nozzle, molding unit di tutup oleh clamping unit, setelah di tutup dan di tekan oleh clamping unit plastik di masukkan ke dalam mold unit melalui nozzle. Setelah plastik di masukkan ke dalam molding unit, screw berhenti berputar, lalu clamping unit menarik core mold, sehingga mold terbuka, di lanjutkan dengan melepas produk plastik yang telah dicetak dengan menekan ejektor pada molding unit (Hasnan, 2009)

Berikut adalah gambar mesin cetak injeksi:

Gambar 4. bagian detail plastic injection machine (Hasnan, 2009)

Plastik Modern

Platik konvensional sudah lama menimbulkan masalah bagi lingkungan. Plastik berbahan baku polimer sintetis minyak bumi tidak dapat didegradasi oleh alam, sehingga menjadi sumber pencemaran di berbagai tempat, terutama di tanah dan air. Namun, seiring perkembangan zaman, telah ditemukan solusi plastik ramah lingkungan atau disebut plastic biodegrdable. Plastic biodegradable merupakan plastik yang terbuat dari bahan-bahan alami antara lain selulosa, pati, kolagen, kasein, protein, khitosan, khitin, atau lipid dari hewan. Bahan-bahan alami ini termasuk sumber daya alam yang dapat diperbaharui dan sampah plastik yang dihasilkan dapat didegradasi oleh alam  dan mikroorganisme (Wawan, 2005).

Salah satu sumber bahan baku plastik biodegradable adalah klobot jagung. Klobot jagung memiliki kandungan selulosa yang cukup tinggi sekitar 32%, dan sisanya hemiselulosa 32% dan lignin 20% (Hettenhaus, 2002). Sekitar 1 ton klobot jagung yang dihasilkan akan proporsional dengan hasil 1 ton biji jagung. Klobot jagung akan terus meningkat jumlahnya sering meningkatnya panen jagung tiap tahun.

Berikut adalah proses pembuatan polimer biodegradabel dari klobot jagung:

a. Persiapan bahan baku polimer biodegradable

-          Pembuatan serbuk klobot jagung

      Klobot jagung di cuci dengan air, dipotong kecil-kecil sekitar 2 cm dan       dikeringkan dibawah terik matahari. Kemudian dilakukan penggilingan. Serbuk      klobot jagung yang dihasilakan masih mengandung komponen lain terutama    lignin. Lignin dipisahkan dengan menambahkan NaOH dalam konsentrasi pekat.

Gambar 5. Struktur Bangun Selulosa (Harnum, 2008)

-          Pengolahan selulosa dalam serbuk klobot jagung

      Sebagai bahan plastik biodegradable, selulosa di ubah menjadi selulosa asetat         dengan cara mereaksikan selulosa dengan asam asetat, kemudian dengan   anhidrida asetat (CH₃CO)₂O dan katalis asam mineral. Selulosa asetat         memilki derajat polimerisasi lebih rendah daripada umpan selulosa dikarenakan      terjadinya pemutusan ikatan glukosidik oleh katalis esterifikasi asam (Stevens,      2001)

b. Teknik pembuatan plastic dari selulosa

-          Dengan menggunakan teknik thermoforming, pertama polimer dimasukkan kedalam ekstruder yang dilengkapi dengan screw berputar dan sistem pemanasan untuk menjaga bahan tetap lunak. Selanjutnya dicetak menjadi film kemudian dibentuk menjadi produk plastik sesuai dengan cetakan.

      Berikut adalah gambar proses thermoforming:

Gambar 6. Proses Thermoforming (Anonim3, 2009)

-     Selulosa dari klobot jagung cenderung kaku sebagai bahan baku plastik, ini disebabkan oleh derajat kristalinasi yang tinggi dari selulosa. Namun, proses asetilasi selulosa telah membuat kekakuan selulosa menurun, sehingga diperoleh plastik selulosa asetat yang elastis. Untuk menjaga kestabilan plastik selulosa maka perlu ditambahkan stabilizer atau disebut juga pemlastis atau plasticizer . contoh pemlastis yang bisa digunakan adalah kanji dan tandan kelapa sawit (TKS, serta asam laktat.)

DAFTAR PUSTAKA

Anonim1, 2009, Plastics, http://ifeedlotsofcats.blog.friendster.com/2008/09/plasticsss di akses pada tanggal 27 Maret 2009

Anonim2, 2009, Konsep Dasar Ilmu Polimer,  http://kimia.uny.ac.id/siokim/resources/coba.doc, diakses pada tanggal 27 Maret 2009

Anonim3, 2009, Thermoforming, http://www.oshore.com/products/archived/images/thermoformed4.gif, diakses pada tanggal 31 Maret 2009

Anonim4, 2007, Drinking Straw,

http://www.madehow.com/images/hpm_0000_0004_0_img0070.jpg, diakses pada tanggal 31 Maret 2009

Anonim5, 2008, O2 Monitoring of VCM in PVC Production,

www.gesensing.com/panametricsproducts, diakses pada tanggal 31 Maret 2009

A division of Regal Supply Company, 1999-2000, Regal Plastic: Plastics Reference Handbook, http://www.stealth316.com/misc/engineered-plastics.pdf di akses pada tanggal 27 Maret 2009

Bhatnagar, M.S, 2004, A Text Book of  Polimers (Chemistry and Technology of Polimers)(Condensation Polimers),New Delhi:S.Chand and Company LTD

Harnum, Belina, 2008, Kegunaan Hidrokrabon Dalam Kehidupan Sehari-hari, http://persembahanku.files.wordpress.com/2007/05/molekul-selulosa.jpg, diakses pada tanggal 31 Maret 2009

Hartomo, Anton.j, 1993, Politeknik Pemrosesan Polimer Praktis, Yogyakarta: Andi Offset

Hettenhaus J, 2002, Talking about Corn Stover with Jim Hettenhaus ISSUE NO. 2 & 4

Martaningtyas, D, 2009, Potensi Platik “ Biodegradable”, http://www.pikiranrakyat.com/cetak ?0904/cakrawala/lainnya06.htm diakses tanggal 27 Maret 2009

Stevens, Malcolm P, 2001. Polymer Chemistry : An Introduction, diindonesiakan oleh Lis Sopyan, cetakan pertama, PT Pradnya Paramita : Jakarta

Wawan, M, 2005, Pengaruh Jenis Plasticizer terhadap Sifat Mekanik Plastik

Biodegradabel berbahan Baku protein jagung (Zein), skripsi, FISIKA, F-MIPA, UNIBRAW, MALANG.

Share