INDUSTRI POLYPROPYLENE
Oleh :
Syaamil Abdul Qohar 20210410300007 Ilham Lintang Jaitza
2019430011 Rizky Maulana 20210410300030
Universitas Muhammadiyah Jakarta
2023
Daftar Isi
Daftar Isi...1
BAB I. ...2
1.1. Latar Belakang...2
1.2. Sejarah Polypropylene...2
1.3. Sifat Polypropylene...5
1.4 Kelebihan & Kekurangan Polypropylene...6
BAB II. Manfaat Polypropylene ...7
2.1. Jenis dan Kegunaan Polypropylene...7
2.2. Perkembangan Produk Polypropylene di Indonesia...12
BAB III. ...14
3.1. Tahap-Tahap Pembuatan Polypropylene...14
3.2. Sifat Mekanik Polypropylene...23
BAB IV. Penutup ...24
4.1. Kesimpulan...24
Daftar Pustaka...25
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dewasa ini, pemanfaatan plastik di berbagai bidang kehidupan mengalami perkembangan yang cukup pesat. Sifat plastik yang tahan korosi, ringan, dapat larut dalam senyawa organik, tahan panas, mempunyai daya renggang tinggi, tidak beracun, dan tahan terhadap bahan kimia menjadi faktor konsumen lebih menyukai produk-produk yang terbuat dari plastik.
Plastik dapat diaplikasikan untuk berbagai tujuan seperti untuk pengemasan, bahan tekstil (seperti kain, tali, dan karpet), peralatan rumah tangga (seperti piring, gelas, kursi, dan sebagainya), bahan bangunan (seperti genteng plastik), komponen otomotif, film, pembungkus kabel, pipa, coating, fiber dan fillament, kontainer dan lain-lain termasuk mainan anak-anak dan peralatan kesehatan.
Salah satu bahan baku pembuatan plastik adalah polipropilen. Polipropilen merupakan sebuah polimer termoplastik yang terbuat dari nafta. Sebagai bahan baku dari plastik yang setiap tahun kebutuhannya semakin meningkat, kebutuhan akan polipropilen juga semakin meningkat. Akibatnya, Indonesia pun harus melakukan impor polipropilen karena peningkatan kebutuhan tersebut tidak diimbangi dengan peningkatan kapasitas produksinya. Dengan banyaknya barangbarang yang membutuhkan polipropilen sebagai bahan bakunya, maka dapat dikatakan bahwa polipropilen merupakan salah satu turunan olefin yang sangat penting dan dibutuhkan.
1.2 Sejarah Polypropylene
Pada pertengahan tahun 1950, jenis polioleofin komersial yang paling terkenal yaitu polietilena dan polivinil klorida.. Proses produksi polimer dari jenis oleofin yang lain menunjukkan bahwa berat molekul yang dihasilkan masih rendah. Tahun selanjutnya, 1951, Dr. Karl Rehn berhasil mempolimerisasikan suatu plastik sintetis yang merupakan polipropilena di Hoechst AG, Jerman, tetapi tidak menyadari pentingnya penemuan itu.
Kemudian pada tahun 1954, Giulio Natta bersama-sama dengan K. Ziegler menemukan sebuah katalis (yang selanjutnya dinamakan katalis Ziegler-Natta) yang mampu memproduksi polimer-polimer dengan berat molekul tinggi dari propilena dan material-material berbasis olefin lainnya. Dengan demikian, muncullah polipropilena. Giulio Natta menemukan bahwa
dengan memvariasikan tipe katalis yang digunakan dalam polimerisasi membuat adanya kemungkinan produksi polipropilena dengan berat molekul tinggi dalam bentuk-bentuk
“taktik” yang berbeda. Setiap bentuk memiliki karakteristik yang berbeda.
Polipropilena isotaktik sangat mirip dengan HDPE, akan tetapi memiliki modulus dan kekerasan yang lebih tinggi, dan menjadi lebih komersial secara signifikan. Sementara polipropilena ataktik merupakan bahan seperti karet amorf yang kekuatannya sangat rendah dan tidak berpengaruh banyak dalam nilai komersial.
Eksploitasi polipropilena isotaktik sangat masif, terutama produk yang dijual Montecat ini dengan merk Moplen pada awal tahun 1957. Habisnya masa berlaku banyak paten-paten awal selama tahun 1970-an menyebabkan besarnya kenaikan kapasitas produksi. Hal ini menyebabkan ketersediaan bahan menjadi sangat banyak dan berdampak pada berkurangnya biaya bahan serta meningkatnya permintaan. Pada pertengahan 1980-an bahan tersebut menjadi material plastik paling penting ketiga dalam hal volume produksi, setelah polietilena dan PVC.
Polipropilena pada masa itu dalam bentuk dasar memiliki beberapa kekurangan, diantaranya sifat-sifat reologi yang rendah, kestabilan terhadap panas dan UV yang rendah, dan rapuh pada suhu rendah. Akan tetapi, polipropilena pada masa itu juga memiliki sifat-sifat dasar bawaan yang dikehendaki, seperti densitas rendah, titik leleh kristalin yang tinggi, ketahanan terhadap zat kimia, kekerasan, dan permukaan yang mengkilap. Kombinasi dari teknologi-teknologi maju polimerisasi dan berkembangnya sistem-sistem aditif yang cocok dapat mengatasi kelemahan sifat bawaan polipropilena tersebut, dan membuka jalan terhadap perkembangan lebih lanjut.
Dari awal mula ditemukannya polipropilena hingga sekarang, terdapat berbagai macam modifikasi dan pengembangan dari sifat-sifat dasar polimer tersebut. Perkembangan tersebut dirangkum dalam tabel berikut:
Tabel 1.1 Perkembangan Sejarah Polipropilena
Tahun Perkembangan
1950-an Munculnya dan penerimaan secara bertahap polipropilena homopolimer.
1960-an Perkembangan dan pengenalan kopolimer untuk mengatasi sejumlah batasan-batasan sifat dari bahan-bahan homopolimer.
1970-an Pengenalan campuran polipropilena yang menyebabkan meningkatnya impact strength dan memperluas lingkup
pengaplikasian berpotensial.
1980-an Pengenalan senyawa polipropilena terisi dan munculnya sifat - sifat reologi terkontrol.
1990-an Perkembangan katalis metalosena dan polipropilena sindiotaktik.
Terus meningkatnya proses inovasi membuat fungsi polipropilena semakin meluas ke berbagai sektor. Polipropilena pada dasarnya ditujukan secara umum untuk komoditas plastik yang digunakan dalam berbagai sektor pengaplikasian yang tidak terlalu rumit, tetapi tetap penting. Namun, pengenalan teknologi pemodifikasian sifat-sifat polipropilena menyebabkan meningkatnya penggunaan bahan dalam aplikasi terkait keteknikan, terutama sektor otomotif.
Sebagaimana tahun 1990-an telah berkembang sejumlah teknologi baru dan menarik yang pada akhirnya akan mengarah kepada pengenalan polipropilena dan polimer berbasis propilena yang lebih baik. Implikasi dari bahan-bahan baru, dengan potensi yang dapat membawa material tersebut memasuki lingkup aplikasiaplikasi kebutuhan teknik bahkan lebih teknis, telah memastikan bahwa dari semua komoditas plastik, tidak diragukan lagi bahwa polipropilena memiliki peminatan sangat besar.
:
1.3 Sifat Polypropylene 1.3.1 Sifat Fisika
Berikut ini merupakan sifat-sifat fisika yang dimiliki Polipropilena
Tabel 1.2 Sifat-Sifat Fisika Propilena (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
Tabel 1.3 Sifat-Sifat Fisika Polipropilena (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
1.3.2 Sifat Kimia
Propilen diproduksi melalui sistem cracking pada proses pemurnian minyak bumi yang juga menghasilkan etilen, metana dan hidrogen.
Reaksi: 2CH3CH2CH3 → CH3CH=CH2 + CH2=CH2 + CH4 +H2
Reaksi propilen dengan ammonia menghasilkan akrilonitrit pada industri asam akrilit.
Reaksi : CH3CH=CH2 + NH3 + 3/2 O2 → CH2=CHCN +3H2O3.
Pada suhu tinggi (770 K) klorinasi propilena dengan klorida memproduksi gliserol.
Reaksi : CH3CH=CH2 + Cl2 → CH2=CH2Cl + HCl
1.3.3 Kelebihan & Kekurangan Polipropilena
Polipropilena merupakan polimer kristalin yang dihasilkan dari proses polimerisasi monomer propilena (CH3-CH=CH2). Molekul polipropilen mengandung atom karbon tertier dengan gugus metil rantai utama. Atom hidrogen terikat pada atom karbon tertier yang mudah bereaksi dengan oksigen dan ozon, sehingga menyebabkan ketahanan oksidasinya lebih kecil daripada polietilena. Akan tetapi, polipropilena lebih kuat dibanding polietilena. Selain itu polipropilena juga ringan, memiliki ketahanan yang baik terhadap lemak, stabil terhadap suhu tinggi, tidak reaktif, dan cukup mengkilap. Polipropilena mempunyai titik leleh yang cukup tinggi (190-200 oC), sedangkan titik kristalisasinya antara 130–135 oC. Polipropilena mempunyai ketahanan terhadap bahan kimia (chemical resistance) yang cukup tinggi, tetapi ketahanan pukul (impact strength) nya rendah. Polipropilena dapat digunakan untuk membuat tali, botol plastik, karung, kantong plastik, ember, gelas plastik dan sebagainya.
Gambar 1.1 Struktur Molekul Polipropilena (Sumber: Hasannudin, 2015)
BAB II
Manfaat Polipropilena
2.1. Jenis dan Kegunaan Produk
Polipropilena untuk Unit Pengemasan
Polipropilena sangat cocok untuk penggunaan pengemasan karena ketebalannya yang kurang dari 100 mikrometer dan tetap tahan dengan serangga. Polipropilena juga memiliki sifat antimikrobial karena sifatnya yang permeabel terhadap gas-gas yang digunakan untuk menyimpan bahan makanan atau organik (seperti gas phosphine) untuk mencegah bahan organik mengalami pembusukan. Sifat-sifat fisis yang mendukung polipropilena sebagai bahan dasar unit pengemasan adalah sifatnya yang semi-rigid namun tahan banting, resisten terhadap panas, gangguan listrik, dan kimia, kepadatan yang lebih rendah serta suhu penghalusan yang lebih tinggi (dapat dilakukan hingga dibawah 160°C).
Berikut merupakan uraian tipe polimer polipropilena yang digunakan untuk unit pengemasan:
- Homopolymer PP. Tipe polimer ini bersifat bening dan memiliki Heat Distortion Temperature (HDT, temperatur saat material mulai mengalami perubahan bentuk pada jumlah muatan tertentu) yang tinggi dengan kekuatan bentur yang tinggi pada suhu rendah. Tipe polimer ini digunakan untuk bahan penutup dan wadah sup.
- Block copolymer PP. Tipe polimer ini tidak sebening sebelumnya dan memiliki HDT yang rendah namun memiliki kekuatan bentur yang tinggi pada suhu rendah. Tipe polimer ini digunakan untuk wadah es krim dan makanan beku.
- Random copolymer PP. Tipe polimer ini memiliki ketransparanan yang tnggi dan HDT yang paling rendah. Produk ini bersifat paling fleksibel dan memiliki kekuatan bentuk yang tinggi. Tipe polimer ini umum digunakan sebagai botol dan wadah salad.
- Thermoforming and blow moulding. Tipe polimer ini digunakan untuk baki daging dan bahan baku botol. Tipe polimer ini memiliki Melt Flow Rate (MFR, laju leleh suatu material) yang rendah, dalam rentang 1 hingga 4.
- Injection moulding. Tipe polimer ini umumnya digunakan untuk pengemasan berdinding. Tipe polimer ini memiliki MFR yang tinggi, dimulai dari tingkat 33 dan dapat lebih tinggi lagi.
Gambar: Bagan Pembagian Tipe Polimer PP untuk Unit Pengemasan
Serat Polipropilena
Selain dalam bentuk chips, polipropilena juga dapat diproduksi dalam bentuk serat.
Pembentukan polipropilena dalam bentuk serat ini berguna untuk mempermudah proses selanjutnya ke produk akhir seperti produk tekstil (kaus kaki, kain), filter, tambang, pelapis, dan tapes. Proses manufaktur serat polipropilena secara singkat dapat dilihat pada ilustrasi berikut.
Gambar: Skema Proses Pembuatan Serat Polipropilena
1. Proses pertama merupakan ekstrusi dengan rasio panjang/diameter 30 dan rasio kompresi 3:5;
2. Proses kedua adalah metering. Satu atau lebih gear pumps menerima polimer yang dicairkan dan melanjutkannya melewati spinning pack agar bahan menjadi homogen.
Spinning pack diisi secara konstan untuk mencegah fluktuasi karena proses ekstrusi;
3. Proses ketiga adalah spinning yang terdiri atas filter tiga bagian, distributor (mendistribusikan polimer cair karena permukaan yang diwarnai) dan pewarnaan;
4. Proses keempat adalah quenching yaitu mendinginkan filamen pada suatu wadah yang akan mendistribusikan udara dingin dengan laju 3 m3/menit tanpa merusak filamen;
5. Proses kelima adalah finishing yaitu mengembangkan kemampuan bahan agar antistatis dan mengurangi abrasi pada bahan;
6. Proses keenam adalah hot stretching yaitu menambahkan kemampuan bahan untuk menghadapi gangguan mekanis agar tidak terjadi kerusakan saat penggunaan produk akhir mengalami benturan;
7. Proses ketujuh adalah crimping untuk mengembangkannya dalam bentuk bulk;
8. Proses kedelapan adalah thermosetting dengan memperlakukan bahan yang telah diproses sedemikian rupa pada udara panas atau uap untuk menghilangkan stress internal dan melemaskan serat;
9. Proses terakhir adalah cutting dengan cara memotong serat pada kisaran panjang 20-120 mm tergantung kebutuhan (apakah akan dicampur pada sistem kapas atau wol, pada sistem tekstil)
Ada beberapa kelebihan dan kekurangan dalam serat polipropilena. Kelebihan yang ditemukan pada serat polipropilena adalah bahannya yang ringan dengan densitas rendah (0.91 gr/cm3), tidak menyerap kelembaban, ketahanan kimia yang tinggi (terutama pada asam dan senyawa alkali) dan konduktivitas termal yang lebih rendah daripada serat lain yang mengakibatkan serat ini sangat cocok untuk pakaian termal. Serat polipropilena, sayangnya, memiliki beberapa kekurangan. Kekurangan yang ditemui antara lain titik leleh yang rendah sehingga 10 tidak tahan terhadap setrika, susah diproses pada tahap pewarnaan, mudah teroksidasi pada sinar UV, ketahanan yang lebih rendah dibanding PET dan nilon, berpotensi terjadi creeping pada suhu rendah (-15 hingga -20°C), kurangnya daya adhesi sehingga tidak mudah menempel, serta mudah terbakar.
Berikut merupakan aplikasi serat polipropilena saat tidak dipintal.
Tabel: Aplikasi Serat Polipropilena Tidak Terpintal
Biaxially-Oriented Polypropylene
Biaxially-Oriented Polypropylene (BOPP) merupakan suatu jenis polipropilena dalam bentuk film (lapisan tipis) yang diproduksi menggunakan sistem orientasi. Film BOPP berada pada sistem manufaktur yang menggunakan tenter frame sequential process atau double bubble process yang mengakibatkan film polipropilena diorientasikan pada dua arah, mesin dan transverse. BOPP memiliki kelebihan yaitu ketahanan terhadap tekanan atau benturan yang tinggi, kuat tegang yang tinggi, memiliki sifat optis yang bagus dan penahan uap air yang baik.
Ketebalan BOPP berada pada rentang 15 hingga 50 mikron, umumnya pada rentang 15 hingga 30 mikron. BOPP umumnya dibuat dengan bahan dasar homopolymer PP dan random copolymer PP. Aplikasi BOPP adalah sebagai pembungkus makanan ringan, pasta,
confectionary good, dan dapat digunakan dari lembaran sebagai pembungkus makanan secara langsung dan multi-packs.
Gambar: Biaxially-Oriented Polypropylene
(Sumber : https://www.toray-taf.co.jp/en/products/torayfan_bo.html)
Berikut merupakan proses manufaktur dari BOPP dalam skema.
Gambar: Skema proses manufaktur BOPP
2. 2. Perkembangan Produk polimer di Indonesia
Industri plastik merupakan sektor industri yang penting dan sangat terkait dengan industri-industri lain. Pada tahun 2015 kekuatan industri plastik nasional berjumlah 925 perusahaan yang memproduksi berbagai jenis produk dengan total produksi sebesar 4,68 juta ton atau 82,6 persen dari total kapasitas terpasang sebesar 5,33 juta ton per tahun. Untuk dapat memproduksi sejumlah tersebut, dibutuhkan bahan baku yang cukup banyak.
Pada tahun 2014 kebutuhan polipropilen sebagai bahan baku plastik dalam negeri sebesar 1,51 juta ton. Dimana jumlah kebutuhan ini cenderung meningkat 13 sekitar 5% per tahun sehingga jumlah kebutuhan polipropilen dapat diperkirakan sebagai berikut:
Tabel 1. Perkiraan Jumlah Kebutuhan Polipropilen per Tahun
Berdasarkan data Asosiasi Industri Olefin, Aromatik dan Plastik Indonesia (Inaplas), di Indonesia terdapat 3 produsen polipropilen dengan kapasitas produksi sebesar 705.000 ton/tahun. Produsen terbesar polipropilen yaitu PT. Chandra Asri Petrochemical Center dapat memproduksi 380.000ton polipropilen setiap tahunnya. Produsen lainnya yaitu PT. Polytama Propindo dan Pertamina (Kilang Plaju).
Berdasarkan data tersebut, pada tahun 2016 jumlah produksi polipropilen dalam negeri hanya mampu memenuhi kebutuhan industri sebesar 42% saja. Oleh karena itu, perlu dilakukan impor bahan baku agar kebutuhan polipropilen untuk industri plastik dapat terpenuhi. Berikut merupakan beberapa data jumlah impor polipropilen:
Tabel 2. Jumlah Impor Propilen
Sedangkan untuk tahun 2016, Indonesia harus mengimpor sebanyak 652.727.917 kg polipropilen. Berikut merupakan data jumlah impor barang pada tahun 2016 termasuk polipropilen.
BAB III
PROSES PRODUKSI POLYPROPYLENE
3.1. Tahap-Tahap Pembuatan Produk
Polipropilena dapat dibuat dengan cara polimerisasi adisi dari propilena yang mempunyai kemurnian tinggi dengan adanya katalisator. Katalisator yang digunakan adalah katalisator anionik tipe Ziegler yang merupakan campuran TEAL dan Titanium tetra klorida (TiCl4). Bentuk rantai pada polipropilena yang teratur bersifat kristalin. Polimerisasi polipropilena umumnya dilakukan pada temperatur antara 25oC-100oC yang bebas dari kontaminasi, H2O, CO2, O2 dan lain-lain.
Secara umum, pembuatan polipropilena terdiri dari 4 tahap besar. Pertama, persiapan bahan baku dari minyak mentah untuk mendapatkan monomer. Kedua, monomer mengalami polimerisasi pada produksi yang lebih besar. Ketiga, hasil dari polimerisasi terbentuk resin–
resin (pelet /butiran). Keempat, produk resin yang tebentuk akan diolah lebih lanjut untuk menjadi produk baru.
Gambar : Diagram Alir Proses Pembuatan Polipropilena Secara Umum
a. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan polipropilena dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu bahan baku utama dan bahan baku penunjang. Bahan baku utama yang digunakan adalah propilena sebagai monomer. Sementara itu, bahan baku penunjang terdiri dari gas hidrogen, nitrogen, dan etilena.
b. Reaktor
Pada proses pembuatan homopolimer semua bahan masuk ke dalam reaktor dengan tekanan dan suhu tertentu serta bantuan katalis sehingga terjadi reaksi polimerisasi, pada reaksi ini menghasilkan polipropilena dalam bentuk resin atau powder.
Di dalam proses ini tidak semua gas-gas yang dimasukan tersebut akan menjadi polipropilena, sehingga gas-gas yang tidak mengalami reaksi polimerisasi didaur ulang ke dalam reaktor atau cycle gas. Kemudian, resin polipropilena masuk ke Product Discharge System (PDS).
c. Product Discharge System (PDS)
PDS adalah sistem yang digunakan untuk mengeluarkan resin yang terbentuk di dalam reaktor dan dikirim ke product receiver.
d. Product Receiver
Di product receiver ini terjadi proses pemisahan campuran gas hidrokarbon, hidrogen dan nitrogen dengan resin polipropilena. Resin polipropilena yang mengandung gas-gas dimasukkan ke degas bin, maka pada degas ini terjadi deaktifasi katalis (mematikan katalis) untuk menonaktifkan reaksi polimerisasi di bantu dengan bantuan steam.
e. Purge Bin (Degassing)
Purge bin adalah tempat dimana untuk menetralisir sisa katalis dan kokatalis (TEAL) serta menghilangkan sisa-sisa gas yang masih terdapat didalam resin.
f. Pelletizing System (Extruder/Pelletizer)
Pelletizing system adalah sistem dimana terjadi proses pembuatan pellet polipropilena dari resin polipropilena. Resin polipropilena yang berasal dari purge bin dicampur dengan zat aditif sesuai dengan jenis produk yang diiginkan dan dimasukan ke dalam pelletizer. Kemudian dicairkan dengan pemanasan suhu 2400C 20 atau dilewatkan ke dalam extruder dan dipotong menjadi polipropilena yang berbentuk pellet. Pellet tersebut dimasukan ke dalam pellet cooling water sebagai pendingin, kemudian ke spin dryer, pellet dimasukan kedalam screener, pellet
g. Silo and Bagging
Silo dan bagging adalah sistem di mana pellet yang dihasilkan kemudian dimasukan ke dalam silo untuk proses pengantongan produk. Dengan bantuan tekanan udara, pellet ditransfer ke silo yang terbagi menjadi 2, yaitu aim silo dan off spec silo. Polipropilena yang sesuai dengan spesifikasi dimasukan ke dalam aim silo sedangkan yang tidak sesuai dimasukkan ke dalam off spec silo. Kemudian produk di transfer ke bagging silo dan setelah itu dilakukan bagging atau pengarungan.
Zat-Zat Tambahan
Katalis
Secara umum katalis yang digunakan di perusahaan penghasil polipropilena terdiri atas dua komponen, yaitu:
a. SHAC (Super High Activity Catalyst)
Merupakan zat padat berbentuk kristal yang mengandung logam titanium 2,8 – 3,2 % sebagai logam aktif yang sering dipakai yaitu TiCl4. SHAC yang dipakai adalah SHAC jenis 201. Katalis SHAC 201 terdiri atas TiCl4 dan MgCl2 (30%) dan white mineral oil (60–75%).
white mineral oil berfungsi untuk melindungi kompleks TiCl4/MgCl2 dari kereaktifan dengan air. Wujudnya berupa slurry yang memungkinkan katalis dapat dialirkan ke dalam reaktor.
Padatan akan mengendap dan memadat sehingga sulit disuspensikan kembali. Katalis SHAC 201 mempunyai selektifitas yang tinggi. Produtivitas SHAC 201 dipengaruhi oleh waktu tinggal reaksi, jenis katalis, laju deaktivasi katalis, dan kadar ko-katalis. Produktivitas katalis akan naik jika waktu tunggal dalam reaktor semakin lama dan laju deaktivasi katalis menurun.
b. LYNK 1010
Katalis LYNK1010 sebenarnya disusun oleh senyawa-senyawa yang tidak jauh berbeda dengan SHAC 201. LYNK 1010 disusun oleh 20-40 % kompleks katalis, 60-80 % white mineal oil, dan heksana. Kompleks katalis dibangun oleh TiCl4 dengan support yang berbeda dengan SHAC 201. LYNK 1010 mempunyai kreaktifan yang lebih besar dari SHAC 201. Meskipun demikian, LYNK 1010 bukanlah katalis utama dalam produksi polipropilena karena sulitnya pengendalian kondisi reaktor. Produksi polipropilena yang memakai LYNK 1010 sebagai katalis sangat sensitif terhadap perubahan temperatur. Jika temperatur reaktor berubah sedikit saja, kemungkinan terbentuknya chunk dalam reaktor lebih besar, sehingga reaktor harus dimatikan dan produksi terhenti.
Ko-Katalis
Ko-Katalis berfungsi sebagai pembentuk kompleks katalis aktif, yang biasa digunakan adalah Tri Etyl Alumunium (TEAL). TEAL berwujud cairan pada kondisi ruang, bening dan tidak berwarna.
TEAL merupakan senyawa yang reaktif terhadap air dan udara, dan dapat menyala secara spontan diudara. Produk dekomposisi TEAL cukup berbahaya, dapat berupa oksida karbon, oksida alumunium, dan uap mudah terbakar yang mengandung debu. Laju alir TEAL yang diumpankan ditentukan oleh rasio katalis terhadap Ko-Katalis dalam reaktor.
Zat Aditif
Aditif ditambahkan agar mendapatkan produk polipropilena dengan sifat tertentu sesuai dengan yang diinginkan. Aditif berbentuk padatan dan cairan. Aditif ditambahkan dalam resin sebelum proses pelleting. Secara umum fungsi zat aditif antara lain:
a. Untuk memengaruhi sifat-sifat produk.
b. Untuk mempermudah proses fabrikasi.
c. Untuk mencegah pelapukan material akibat pengaruh sinar UV atau sinar matahari.
d. Untuk memberi warna dengan mengatur sifat transparansi.
Macam-macam zat aditif yang digunakan yaitu:
1. Antioksidan
Berfungsi untuk mencegah oksidasi dan perubahan warna dari polimer maupun penurunan sifat mekanik.
2. Acid acceptor (penetral asam)
Berfungsi untuk mencegah terjadinya degradasi polimer dan korosi pada mesin produksi dengan menetralisir residu anion yang bersifat asam.
3. Heat stabilizer (penstabil panas)
Berfungsi mengurangi kemungkinan kerusakan akibat adanya panas.
4. Nucleating and clarifying agent
Berfungsi untuk meningkatkan kejernihan produk dengan mempengaruhi ukuran kristal lebih halus dan homogen. Millad merupakan clarifying agent yang berbentuk serbuk putih dengan titik leleh 270oC dan berat molekul 378 gram/mol. Clarifying agent merupakan perkembangan dari nucleating agent. Nucleating agent berfungsi untuk membentuk lebih banyak kristal atau pertumbuhan inti kristal.
5. Slip agent
Berfungsi untuk melicinkan permukaan.
6. Anti block agent
Berfungsi untuk mencegah lengket.
7. Optical Brightening Agent
Berfungsi untuk meningkatkan keputihan.
Proses Pembuatan Propilena Berdasarkan Fasanya
Berdasarkan fasanya, proses pembentukan polipropilena dibagi lagi menjadi 3 jenis:
a. Proses Polimerisasi Solvent (Fasa Slurry)
Gambar. Skema Diagram Alir Proses Polimerisasi Solvent (Sumber: Sumitomo Kagaku, 2009)
Partikel-partikel PP tersebar dalam bentuk slurry dalam pelarut dengan proses polimerisasi solvent, sehingga proses ini dapat disebut juga proses polimerisasi slurry.
Polimerisasi solvent menggunakan autoclave dan juga agitator untuk reaktor, dan kondisi operasi suhu 50-80 °C, serta tekanan sekitar 1 MPa. Hal ini dilakukan dengan adanya heksana, heptana atau pelarut hidrokarbon inert lainnya dimana inhibitor polimerisasi telah dieliminasi.
Partikel-partikel PP diperoleh setelah melalui pemisahan dan pemulihan propilena yang tidak bereaksi, deashing (dekomposisi dan eliminasi katalis menggunakan alkohol), pencucian dengan air, pemisahan sentrifugal dan pengeringan untuk proses penanganan lebih lanjut.
Selain itu, proses untuk memisahkan AP (polimer bentuk non-kristalin dimana kelompok metil dari unit propilena yang tersusun pada rantai tidak normal), yang terproduksi sebagai produk sekunder pada 10% dari jumlah polimerisasi diperlukan pada suatu waktu, dan oleh karena itu, AP dipisahkan menggunakan kelarutannya dalam pelarut polimerisasi. Tidak hanya proses ini rumit, tetapi juga beban biaya juga besar karena pemisahan dan pemurnian alkohol dan air dalam jumlah sangat besar digunakan dalam deashing dari pelarut yang dipulihkan.
b. Proses Polimerisasi Bulk (Fasa Liquid)
Gambar Skema Diagram Alir Proses Polimerisasi Bulk (Sumber: Sumitomo Kagaku, 2009)
Proses polimerisasi bulk juga disebut juga proses polimerisasi massa, dan pelarut- pelarut seperti heksana dan heptana tidak digunakan. Proses ini merupakan polimerisasi dari propilena cair. Proses ini bertujuan untuk menyederhanakan proses dengan juga menggunakan monomer propilena sebagai pelarut. Oleh karena tidak ada pelarut lain selain propilena cair yang digunakan, biaya energi untuk uap, listrik, dll, yang diperlukan untuk memulihkan pelarut dapat sangat berkurang.
Kondisi operasi yang digunakan dalam proses polimerisasi bulk adalah suhu antara 50- 80 °C dan tekanan yang kira-kira mendekati tekanan uap propilena. Tekanan ini dapat berubah- ubah tergantung suhu, tetapi ada di kisaran 2-4 MPa. Oleh karena propilena cair digunakan
untuk pelarut, reaksi polimerisasi berlangsung cepat, dan waktu retensi dipersingkat. Oleh karena efisiensi volumetrik sangat meningkat, ukuran reaktor untuk mendapatkan kapasitas produksi yang sama bisa lebih kecil daripada secara konvensional. Namun, meskipun ada produktivitas yang tinggi, luas permukaan penghilangan panas tidak cukup untuk menghilangkan panas polimerisasi jika ukuran reaktor berkurang. Sehingga, dalam kasus reaktor tangki berpengaduk, terdapat alat penukar panas eksternal khusus.
Proses polimerisasi bulk adalah proses dengan banyak kelebihan, tetapi tidak cocok untuk memproduksi polimer yang dikenal sebagai impact copolymer. Impact copolymer adalah campuran dari komponen homopolymer propilena dengan komponen karet yang memiliki berat molekul rendah, yaitu ethylenepropylene copolymer dengan berat molekul relatif besar.
Hal ini akan meningkatkan impact strength di suhu rendah sekaligus menjaga kekakuan, yang merupakan karakteristik PP.
c. Proses Polimerisasi Vapor (Fasa Gas)
Gambar 8. Skema Diagram Alir Proses Polimerisasi Vapor (Sumber: Sumitomo Kagaku, 2009)
Proses polimerisasi fase uap sebenarnya mirip golongan proses polimerisasi bulk karena dilakukan hanya dengan monomer. Akan tetapi, polimerisasi dilakukan dalam wujud gas propilena dan bukan wujud propilena cair sehingga merupakan proses yang berbeda dari polimerisasi bulk konvensional.
Polimerisasi fasa uap lebih rendah dalam segi kualitas karena tidak ada proses untuk memisahkan produk sekunder AP yang berjumlah banyak, dan produknya terbatas pada aplikasi khusus. Namun, dengan tidak adanya deashing dan penghilangan AP karena peningkatan pesat dalam kinerja katalis, proses mencapai penyederhanaan lebih lanjut.
Manufaktur impact copolymer membutuhkan setidaknya dua reaktor, dan jalur suplai untuk ethilena, sebagai ko-monomer, digunakan pada stage kedua reaktor sehingga komponen karet dapat dipolimerisasi. Sebenarnya, manufaktur pada dasarnya memungkinan dengan satu reaktor untuk polimer, selain impact copolymer. Kondisi operasi yang digunakan yaitu suhu dari 50-80 °C dan tekanan dalam kisaran 1-2 MPa.
Reaksi-Reaksi yang Terjadi
Reaksi yang terjadi pada proses pembuatan PP terdiri dari 3 tahapan, yaitu: inisiasi, propagasi, dan terminasi.
Sebelum terjadi ketiga tahapan reaksi di atas, katalis TiCl4 diaktifkan terlebih dahulu oleh ko–katalis Al(C2H5)3 sehingga akan terbentuk pusat aktif (active center) katalis seperti pada rekasi berikut:
Gambar 9. Pengaktifan katalis TiCl4 (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
a. Inisiasi
Setelah katalis diaktifkan oleh ko-katalis membentuk radikal bebas Ti, maka monomer propilen akan menyerang bagian aktif ini dan berkoordinasi dengan logam transisi, selanjutnya ia menyisip antara metal dan grup alkil, sehingga mulailah terbentuk rantai polipropilena.
Gambar 10. Reaksi di Inisiasi (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
b. Propagasi
Radikal propilen yang terbentuk akan menyerang monomer propilen lainnya terus- menerus dan mementuk radikal polimer yang panjang. Pada tahap ini tidak terjadi pengakhiran, polimerisasi terus berlangsung sampai tidak ada lagi gugus fungsi yang tersedia untuk bereaksi.
Cara penghentian reaksi yang biasa dikenal adalah dengan penghentian ujung atau dengan menggunakan salah satu monomer secara berlebihan.
Gambar 11. Reaksi di Propagasi (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
c. Terminasi
Pada tahap ini diinjeksikan sejumlah hidrogen yang berfungsi sebagai terminator.
Hidrogen sebagai terminator akan bergabung dengan sisi aktif katalis sehingga terjadi pemotongan radikal polimer yang akan menghentikan polimerisasi propilen.
Gambar 12. Reaksi di Terminasi (Sumber: Carrie Meiriza, 2012)
3.2. Sifat Mekanik Polypropylene
General Properties English Units SI Units
Modulus of Elasticity (Young’s Modulus)
Homopolymer 183,000 psi 1,300 Mpa
Copolymer 155,000 psi 1,100 Mpa
Poisson’s Ratio 00.42 00.42
Hardness
Shore D Scale 55 – 65 55 – 65
Rockwell R Scale
Homopolymers 80 - 110 80 - 110
Random and Impact Copolymers
45 - 95 45 - 95
Coefficient of Friction, Plastics to Steel
Static 00.30 00.30
Dynamic 00.28 00.28
Coefficient of Friction, Plastics to Plastic
Static 0,76 0,76
Dynamic 00.44 00.44
(Sumber : INEOS Olefins & Polymers USA)
BAB IV Penutup
4. 1. Kesimpulan
Polipropilena sebagai salah satu jenis plastik yang memiliki sifat-sifat yang menguntungkan seperti kekuatan, ringan, ketahanan terhadap bahan kimia, dan stabilitas suhu tinggi. Polipropilena digunakan dalam berbagai bidang, termasuk pengemasan, tekstil, peralatan rumah tangga, bahan bangunan, komponen otomotif, dan lain-lain. Sejarah polipropilena dimulai pada tahun 1951 ketika Dr. Karl Rehn mempolimerisasikan polipropilena, dan kemudian pada tahun 1954, Giulio Natta dan K. Ziegler menemukan katalis yang memungkinkan produksi polimer dengan berat molekul tinggi. Seiring dengan perkembangan teknologi, polipropilena mengalami modifikasi dan pengembangan sifat- sifatnya.
Manfaat polipropilena salah satunya dalam pengemasan. Polipropilena digunakan dalam berbagai produk pengemasan karena ketebalannya yang tipis, kekuatan bentur yang tinggi, resistansi terhadap panas, gangguan listrik, dan bahan kimia. Ada beberapa tipe polipropilena yang digunakan dalam unit pengemasan, masing-masing dengan karakteristik yang berbeda.
Selain itu, polipropilena juga dapat dihasilkan dalam bentuk serat yang digunakan dalam produk tekstil, filter, tambang, pelapis, dan tapes. Proses pembuatan serat polipropilena melibatkan beberapa tahap seperti ekstrusi, metering, spinning, quenching, finishing, hot stretching, crimping, dan thermosetting.
Polipropilena adalah bahan plastik yang penting dan banyak digunakan dalam berbagai industri. Sifat-sifatnya yang menguntungkan membuatnya cocok untuk pengemasan dan aplikasi teknis. Dengan perkembangan teknologi, polipropilena terus mengalami inovasi untuk memenuhi kebutuhan yang semakin beragam.
Daftar Pustaka
https://www.ineos.com/globalassets/ineos-group/businesses/ineos-olefins-and-polymers- usa/products/technical-information--patents/ineos-engineering-properties-of-pp.pdf
Carrie Meiriza. 2012. Presentasi poli propilena (pp). at:
https://www.slideshare.net/carrie_mvp/presentasi-poli-propilena-pp.
Sumitomo Kagaku. 2009. Review on Development of Polypropylene Manufacturing Process.
at:
https://www.researchgate.net/file.PostFileLoader.html?id=556ea6e160614bbc288b45da&ass etKey=AS%3A273788661370888%401442287713371.
https://www.toray-taf.co.jp/en/products/torayfan_bo.html
Anonymous. 1994. Prosedur Analisa Polimer PT Tri Polyta Indonesia, Tbk Hasannudin. 2015. POLIMER ADISI. [ONLINE] Available at:
http://kimiadasar.com/polimer-adisi/.
