BAB I

LATAR BELAKANG

1.1. Sejarah Pembuatan PVC

PVC ditemukan secara tidak sengaja oleh Henri Victor Regnault pada tahun 1853

dan Eugen Baumann di tahun 1872. Di awal abad ke-20, ahli kimia Rusia, Ivan

Ostromislensky dan Frittz Klatte dari perusahaan kimia Jerman Griesheim-Elektron

mencoba menetapkan penggunaan PVC sebagai produk komersial. Tetapi, kesulitan

pengkakuan bahan menghalangi usaha mereka. Pada tahun 1926, Waldo Semon dan

perusahaan B. F. Goodrich mengembangkan metode menjadikan PVC ‘benar-benar

plastik’ dengan menambahkan berbagai bahan tambahan. Hasilnya, PVC menjadi lebih

fleksibel dan lebih mudah diproses yang lalu mencapai penggunaan secara luas.

Walau pertama kali ditemukan pada tahun 1872, ketika secara tak sengaja orang

menemukan serbuk putih dalam botol berisi gas vinil klorida yang terekspose oleh sinar

matahari. Orang harus menunggu 54 tahun berikutnya hingga ditemukannya teknik

pemanfaatan polovinil klorida, serbuk putih yang biasa disebut PVC itu. Usaha

pemanfaatan PVC awalnya banyak menemui jalan buntu karena sifatnya yang mudah

rusak jika dipanaskan padahal pemanasan merupakan cara pengolahan yang paling logis,

mengikuti analogi pengolahan besi, gelas, serta beberapa bahan polimer organik yang

ketika itu sudah ditemukan. Pada tahun 1926, seorang peneliti pada perusahaan ban,

BFGoodyear dalam usaha mencari formulasi lem untuk merekatkan karet ke logam

menemukan bahan elastomer thermoplastik pertama di dunia (bahan elastis yang dapat

diubah bentuknya jika dipanaskan) ketika memanaskan PVC dalam cairan tricresyl

phosphate atau dalam dibutyl phthalate. Yang terjadi adalah bahwa PVC dapat bercampur

secara sempurna (miscible) dengan masing-masing zat yang kemudian lazim disebut

plasticizer itu, menghasilkan bahan baru dengan sifat yang dapat direkayasa, mulai dari

keras, ketika hanya sedikit plasticizer dicampurkan dengan PVC, hingga yang sangat

elastis, ketika komponen terbesar dalam pencampuran itu adalah plasticizer.

Terobosan teknis ini merupakan awal dari revolusi penggunaan PVC sebagai

komoditi plastik yang melibatkan penggunaan platicizer (misalnya tricresyl phosphate atau

dibutyl phthalate yang disebutkan dalam kisah di atas) guna mempermudah

pemrosesannya serta memberinya sifat elastis yang cocok untuk berbagai aplikasi seperti

kulit imitasi, plastik untuk alas meja, dan sebagainya. Terobosan teknis kedua berupa

berkembangnya teknologi mesin pemroses PVC sehingga dimungkinkan pemrosesan PVC

tanpa kandungan plasticizer. Kini mayoritas pengguna PVC adalah pada aplikasi tanpa

plasticizer tersebut terutama di bidang konstruksi, seperti berbagai jenis pipa untuk air

bersih maupun untuk air limbah domestik, pembungkus (isolator), berbagai macam kabel,

jendela, lantai, pelapis dinding (wall paper), dan sebagainya, serta porsi yang jauh lebih

kecil untuk produk-produk botol plastik, pembungkus, dan sebagainya. Bisa dibilang PVC

merupakan bahan plastik yang paling luwes karena dapat diformulasi dan diproses menjadi

produk dengan sifat yang sangat berbeda, mulai dari yang paling keras seperti pipa, hingga

yang lunak dan fleksibel.

PVC adalah bahan plastik yang paling serba guna, digunakan untuk membuat

pembungkus makanan, bahan interior mobil, dan sebagainya. PVC teridiri dari dua elemen

yang sederhana, yaitu:

Klorin (unsur pembentuk garam)

Etilena (dari minyak mentah)

Polivinil klorida (IUPAC: Poli (kloroetanadiol)), biasa disingkat PVC, adalah

polimer termoplastik urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia, setelah

polietilena dan polipropilena. Di seluruh dunia, lebih dari 50% PVC yang diproduksi

dipakai dalam konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan

mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel dengan menambahkan

plasticizer, umumnya dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan insulasi kabel

listrik.

BAB II

MANFAAT PRODUK

2.1. Manfaat PVC

1. PVC digunakan dalam pakaian dan kain pelapis.

2. PVC digunakan dalam patung-patung dan dalam produk-produk seperti tiup

waterbeds, dan kolam renang mainan.

3. PVC digunakan untuk memproduksi pipa untuk berbagai kota dan aplikasi industri.

4. Digunakan untuk isolator kabel listrik.

5. PVC digunakan untuk membran atap.

6. PVC dapat digabungkan bersama dengan menggunakan berbagai pelarut semen

menciptakan sendi permanen yang hampir tahan terhadap kebocoran.

7. Sebagai komposit untuk produksi aksesori atau perumahan untuk elektronik

portabel.

8. Penggunaan PVC digunakan untuk membuat jas hujan, kantong kemas, isolator

kabel listrik, ubin lantai, piringan hitam, fiber, kulit imitasi untuk dompet, dan

pembalut kabel.

9. PVC juga dianggap menguntungkan untuk aplikasi sebagai pembungkus

(packaging).

BAB III

SIFAT FISIKA DAN KIMIA BAHAN BAKU DAN PRODUK

3.1. Sifat Fisika dan Kimia PVC

Sifat Fisika:

1. Keras

2. Kaku

3. Jernih dan mengkilap

4. Sangat sukar ditembus oleh air

5. Tahan terhadap bahan kimia dengan asam, alkali, larutan garam dan bahan kimia

lainnya serta tahan dari serangan korosi

6. Permeabilitas gasnya rendah

7. Dapat diperoleh dengan berbagai macam warna

8. Terbakar dalam api (banyak melepaskan gas HCl) dan padam sendiri bila dibawa

ke luar jangkauan api

9. Masa jenisnya kira-kira 1,4 gr/cm

10. Operasi temperatur: 0o -60o C

Sifat Kimia :

1. Volume PVC lebih padat dari pada monomer vinil klorida

2. Memiliki reaksi eksotermik dalam proses pembuatannya

3. Polivinil klorida (PVC) merupakan salah satu polimer adisi sintetik

3.2. Sifat Fisika dan Kimia Bahan baku

VCM (Vinyl Chlorida Monomer)

Sifat fisika :

1. Bentuk : gas atau cair tak berwarna.

2. Density relatif : 0,9 gr/ml

3. Titik lebur : -154 0C

4. Titik didih : -13 0C

5. Tekanan uap : 346 Kpa pada suhu 25 0C

6. Bau : bau manis

7. Titik nyala : gas mudah menyala

8. Kondisi yang dihindari: sumber udara, O2, matahari, dan semua penyebab

kebakaran (sumber panas dan sumber nyala).

Sifat kimia :

1. Rumus molekul : CH2=CHCl

2. Kelarutan : 0,1 gr/100 ml air pada 25 0C

BAB IV

Macam-Macam Proses Pembuatan PVC

4.1. Polimerisasi Bulk

Polimerisasi bulk merupakan proses yang paling sedikit digunakan untuk membuat PVC

dari VCM. Sekitar 10% saja dibandingkan penggunaan proses polimerisasi suspensi dan emulsi.

Keuntungan polimerisasi bulk adalah bahwa dapat dihasilkan produk yang murni, yaitu produk

yang bebas dari surfaktan, aditif maupun pelarut. Masalah yang muncul adalah sulit mengontrol

suhu yang berakibat sulitnya mengontrol laju reaksi. Proses Pechiney-Saint-Gobain digunakan

dalam pembuatan polimerisasi bulk skala industri karena masalah pengontrolan panas dapat

ditanggulangi. Cara yang digunakan adalah dengan menggunakan dua stage. Pada stage pertama,

VC dipolimerisasi untuk memperoleh konversi 10% dalam bentuk pasta. Kemudian, massa yang

bereaksi diteteskan kedalam autoclave kedua untuk mencapai konversi 80%-85% dalam bentuk

serbuk. Reaktor ini sengaja didesain dengan pengaduk dan dilengkapi dengan kondenser. Apabila

diinginkan polimer dengan stabilitas thermal, maka reaksi dilakukan pada suhu rendah. Untuk

melakukannya, diperlukan inisiator yang dapat bekerja pada kisaran suhu -20 °C seperti katalis

tipe redoks (organik hidrogen peroksida dengan sulfur dioksida atau sulfur trioksida, organik

hidrogen peroksida dengan asam sulfinic atau turunannya dan organik hidrogen peroksida dengan

hidroksi keton). Proses ini tidak menggunakan suspending agent atau emulsifier sehingga produk

yang dihasilkan mempunyai kemurnian yang tinggi. Polimerisasi secara bulk digunakan untuk

menghasilkan unplasticied PVC (UPVC).

4.2. Polimerisasi Suspensi

Lebih dari 80% PVC diproduksi menggunakan proses polimerisasi suspensi. Perbedaan

dengan proses polimerisasi bulk adalah sebelum dimasukkan dalam reaktor, vinyl chlorida

ditambah air dengan perbandingan 2:1. Penyuspensi dapat berupa vinyl asetat, ether selulosa,

acrylic esther, vynil pyrrolidone, gelatin, lithium stearat, dll. Keberadaan penyuspensi dibutuhkan

untuk menstabilkan tetesan monomer dari kemungkinan koagulasi dan untuk mengontrol dimensi

dari partikel. Setelah proses polimerisasi, kelebihan monomer ditampung atau dikembalikan ke

reaktor. VCM didispersikan ke dalam air kemudian ditambahkan stabilizer antara lain

talcataubentonite. Inisiator ditambahkan di dalam suspensi monomer. Inisiator yang digunakan

untuk menghasilkan radikal bebas antara lain adalah : peroxy dikarbonat, t-butylperpivalat, azobis

dan acetyl cyclohexyl peroxy sulphonat. Polimer dimurnikan dengan proses filtrasi, dicuci

berulangkali dengan air suling dan dikeringkan untuk memperoleh berat yang tetap dengan tekanan

rendah dan suhu sekitar 50 °C. PVC yang dihasilkan lebih murni, memiliki sifat isolasi listrik dan

ketahanan panas yang baik serta lebih jernih dari PVC emulsi.

4.3. Polimerisasi Emulsi

Monomer VCM dicampur dengan air dan ditambahkan stabilizer (sabun) dan inisiator.

Emulsifier yang digunakan antara lain garam alkali dan alkyl sulphonat. Inisiator yang

menghasilkan radikal bebas antara lain hydrogen peroksida, potassium persulphat dan ammonium

persulphat. Campuran dimasukkan ke dalam reaktor sehingga monomer teremulsi masuk ke dalam

soap micelle. Inisiator akan terurai menjadi radikal bebas sehingga berdifusi ke dalam soap micelle

untuk memulai polimerisasi PVC. Produk berbentuk lateks yang halus. Proses ini berlangsung

relatif lebih cepat pada temperatur yang lebih rendah dibandingkan dengan metode lain. Produk

yang dihasilkan memiliki daya tahan listrik rendah sehingga tidak dapat dipakai untuk isolasi

listrik.

BAB V

Pemilihan Bahan Baku dan Pemilihan Proses Pembuatan

5.1. Pemilihan Bahan Baku

Bahan baku yang digunakan adalah Vinil Monomer Klorida (VCM) dan air.

Bahan baku tambahan adalah inisiators, suspending Agents dan pengemulsi

(Emulsifier)

Inisiators

Inisiator adalah senyawa yang mampu membentuk radikal bebas dengan

dekomposisi termal. Literatur paten melaporkan banyak penggunaan inisiator. Suspensi

polimerisasi monomer vinil klorida dimulai dengan peroksida organik dalam praktek

industri, meskipun senyawa azo, derivatif boron, dan sistem redoks dapat digunakan.

Produsen utama karbonat melaporkan menggunakan peroksida isopropil (IPP).

Konversi menunjukkan konversi VCM sebagai fungsi dari waktu reaksi untuk polimerisasi

vinil klorida menggunakan dua inisiator yang berbeda. Keuntungan mengklaim untuk

penggunaan inisiator IPP meliputi:

1) Mengurangi waktu batch,

2) Periode insuksi sedikit atau tidak ada,

3) Meningkatkan kualitas polimer karena fragmen inisiator lebih sedikit,

4) Kurang rantai bercabang selama polimerisasi.

Suspending Agents

Suspending agent adalah lapisan senyawa aktif yang mencegah aglomerasi partikel

PVC selama polimerisasi vinil klorida. Suspending agent mempengaruhi ukuran partikel,

perosity, dan karakteristik pengolahan produk.

Suspending agent konvensional seperti getah alam dam polimer gelatin, atau

sintesis seperti polivinil asetat terhidrolisis sebagian (polivinil alkohol – polivinil asetat)

dan selulosa metil, efisiensi mempromosikan transisi dari tetesan monomer yang

mengandung endapan PVC untuk sebuah partikel polimer membesar dengan monomer.

Namun, sistem ini menghasilkan resin yang tidak mudah menyerap bahan plastik, yang

membutuhkan pengolahan tinggi atau premastication di mixer intensif atau extruder

sebelum proses akhir untuk produk plastik.

Industri sedang menyelidiki semua ssuspending agent sintesis yang menghasilkan

resin “pengolahan mudah” atau “blending cepat”. Resin ini memiliki plasticizer dengan

kapasitas penyerapan yang tinggi dalam pencampuran kering dan lebih mudah

homogenisasi ketika mengalami panas dan bergerak mekanis ekstruksi atau calendering.

Pengemulsi (Emulsifier)

Pengolahan produk akhir mengalami perbaikan dengan penambahan jumlah kecil

dari pengemulsi sekunder ke sistem. Pengemulsi tersebut meliputi minyak sulfonasi atau

ester, produk etilen oksida dengan kondensasi poliol, dan surfaktan sintesis lainnya.

5.2. Pemilihan Proses Pembuatan

Proses yang dipilih dalam pembuatan PVC adalah Polimerisasi Suspensi. Alasan kami

memilih proses polimerisasi suspense adalah

PVC yang dihasilkan lebih murni, memiliki sifat isolasi listrik dan ketahanan panas yang

baik serta lebih jernih dari PVC polimerisasi emulsi.

Produk polimerisasi emulsi yang dihasilkan memiliki daya tahan listrik rendah sehingga

tidak dapat dipakai untuk isolasi listrik.

Polimerisasi secara bulk hanya digunakan untuk menghasilkan unplasticied PVC (UPVC).

Pada operasi normal, Polimerisasi Suspensi kelebihan monomer vinil klorida pada PVC

hanya sebesar kurang dari 1 PPM, sedangkan Polimerisasi emulsi dan bulk lebih dari 1

PPM.

Polimerisasi Suspensi Polimerisasi Emulsi Polimerisasi Bulk

Energi Thermal

(GJ/t of PVC)

2-3 6-9

Energi Listrik (GJ/t

of PVC)

0.7 – 1.1 1.4 - 2.2

VCM emisi 35.5 g/kg 60.1 g/kg 24.2 g/kg

BAB VI

Blok Diagram, Diagram Alir, dan Deskripsi dari Proses Yang Dipilih

6.1. Blok Diagram

6.2. Diagram Alir

6.3. Deskripsi Proses

Vinil klorida polimerisasi dilakukan dalam stainless steel, kaca berlapis baja

karbon, atau kaca berlapis reaktor stainless steel, tergantung pada bahan baku yang

digunakan, ketahanan korosi, dan yang diinginkan selama raktor befungsi. Ukuran reaktor

bervariasi antara 11,3 m3 dan 103,2 m3; setiap pabrik menggunakan 4-18 reaktor

tersebut.reaktor masing-masing dilengkapi untuk memiliki reaktor yang lebih besar dan

lebih sedikit. Reaktor masing-masing dilengkapi dengan agitator, baffle, dan kontrol suhu.

Reaktor dibebankan pertama dengan deionisasi, air deaerated; maka larutan

suspending agent diperkenalkan. Suhu reaktor dinaikkan sampai 55oC dengan melewatkan

uap melalui jaket reaktor. Inisiator ditempatkan dalam charge pot dan diuraikan oleh

monomer cair seperti melalui meteran batch.

Air pendingin bersirkulasi melalui jaket reaktor untuk menjaga suhu di 55oC selama

polimerisasi.

Agitator terletak di bagian bawah vessel menggunakan beberapa baffle dan/atau

poros multiable untuk memberikan agitasi seragam, yang penting untuk kedua tranfer

panas yang efisien dan kontrol ukuran partikel polimer.

Suhu reaksi adalah salah satu variabel kontrol utama dalam polimerisasi suspensi.

Suhu mempengaruhi berat molekul, distribusi berat molekul, crystallicity produk, ukuran

partikel polimer dan solubility dan adsorpsi dari suspending agent. Master-slave kaskade

instrumen sistem digunakan untuk kontrol suhu. Steam, cold water, dan refrigenerated

water atau air garam diedarkan melalui jaket reaktor sesuai kebutuhan. Suhu polimerisasi

dapat dikontrol dengan 30oC air hingga konversi 70% kemudian, laju reaksi meningkat

lebih cepat karena autoacceleration. Pada titik ini, air didinginkan pada 16oC yang

diperlukan untuk mengendalikan suhu.

Polimerisasi berlangsung pada tekanan 517-690 kPa. Reaktor dilindungi dari

overpressure dengan katup pelepas dan cakram. Penyelesaian reaksi ditunjukkan oleh

penurunan tekanan. Prologanation siklus ini diciptakan pada konversi 88% (276 kPa)

dengan meniup slurry ke stripper batch.

VCM yang tidak bereaksi dikirm oleh vakum untuk sistem pemulihan dan daur

ulang. Gas noncondensable diakumulasi dalam sistem dan harus dibuang.

Monomer Recovery dan Slurry Blending

Dalam banyak pabrik, slurry dari reaktor ditransfer ke stripper untuk

menghilangkan vinil klorida yang tidak bereaksi dengan penerapan panas dan/atau vakum.

Stripping juga dapat diselesaikan secara efektif dalam reaktor, tetapi kebanyakan produsen

tidak menggunakan reaktor karena memakan waktu pada stripping operation. Ventilasi gas

dari stripper tersebut dipindahkan ke sistem vapor recovery untuk di daur ulang.

Slurry monomer bebas polimer ditransfer ke tangki campuran slurry. Di mana

berbagai batch dicampur bersama untuk membentuk produk yang seragam. Tangki

pencampuran slurry juga berfungsi sebagai volume penyangga antara polimerisasi batch

dalam reaktor dan peralatan yang dioperasikan terus menerus. Ini tangki yang terbuka dan

melepaskan sisa VCM ke atmosfer.

Polymer Dewatering dan Pengeringan

Slurry dari tangki campuran dipompa ke centrifuge untuk pemisahan polimer dan

air. Centrifuge berbentuk kerucut; mangkuk berputar pada 500 rpm sementara plow

machanism berputar ke arah yang sama tetapi dengan kecepatan berkurang. Padatan yang

mengandung kelembaban sekitar 30% diangkut ke ujung mangkuk kecil, dan air dibuang

dari ujung yang lebih besar. Penyaringan dapat digunakan untuk memisahkan suspensi

bukan centrifuging.

Cake PVC yang basah dari centrifuge dijatuhkan ke mesin pengering. Teknik

pengeringan digunakan meliputi pengeringan semprot, pengeringan flash-putar,

pengeringan putar, dan dua-tahap flash pengeringan. Ukuran partikel polimer mengatur

pilihan pengeringan teknik. Polimer dikeringkan untuk 0,25% berat hingga 0,4% berat

konten kelembaban. Suhu produk maksimum yang diijinkan adalah 55oC, karena degradasi

polimer terjadi di atas 65oC.

Waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan batch polimer dalam tangki campuran

berkisar antara 5-8 jam. Akhir pengeluaran dari pengering adalah constricted untuk

meningkatkan kecepatan udara cukup tinggi untuk menaikkan entrain PVC partikel kering.

Pemisah siklon menghilangkan partikel kasar (99,93%) dan fines (99,48%). Bangunan

filter disediakan untuk membersihkan udara ke luar. PVC padat dipisahkan dari siklon dan

baghouses berdasarkan ukuran melalui pengayakan dan partikel yang lebih besar di daur

ulang.

Penanganan Polimer Massal

Polimer kering disaring untuk memisahkan partikel yang lebih besar ukurannya.

Partikel PVC yang telah diayak kemudian secara pneumatis dipindahkan ke penyimpanan

atau silo. Produk dapat dikirimkan, dikantongkan, atau dikirim ke pabrim fabrikasi.

Recycle Purification

Recovered monomer dikumpulkan dalam tangki daur ulang dan secara terus

menerus diumpankan ke bagian pemurnian. Monomer dimurnikan didaur ulang ke pabrik

monomer.

Katalis

Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dalam proses polimerisasi di dalam reaktor.

Terdapat 2 macam katalis yang digunakan, yaitu Di-(2 - Ethylhexyl) Peroxy Dicarbonate dan

Cumyl Peroxy Neodecanoate.

1) Suspending agent

SA merupakan bahan tambahan yang berfungsi sebagai pengontrol ukuran dan porositas

partikel yang berupa Poly (vinyl alkohol).

2) Terminator

Terminator merupakan bahan tambahan yang berfungsi untuk menghentikan reaksi dalam

proses polimerisasi. Contoh terminator yang digubakan adalah Methyl Phenol (C15H24O). selain itu

juga dapat digunakan Tert Buthyl Catechol (TBC) yang berfungsi sama seperti Methyl Phenol

namun bedanya TBC hanya digunakan pada saat –saat tertentu saja (emergency only).

Lampiran

1) Reaktor Polimerisasi : berfungsi untuk terjadinya reaksi polimerisasi.

2) Screening : berfungsi untuk memisahkan suatu material yang bebeda ukuran.

3) Drying : berfungsi untuk mengering PVC.

4) Stripper : berfungsi untuk mempertajam pemisahan komponen-komponen, sehingga bisa memperbaiki mutu suatu produk dengan memisahkan fraksi ringan yang tidak dibutuhkan.

5) Dearator column : digunakan untuk mengurangi kandungan gas terutama untuk membatasi kandungan oksigen dalam air  selama proses.

6) Mixed Bed Deionizer : untuk meningkatkan kemurnian air.

7) Decanter : untuk menyatukan dan memisahkan fase terdispersi dari fase kontinu.

8) Kondensor : digunakan sebagai pendingin uap panas, biasanya digunakan pada proses destilasi.

9) Reboiler : digunakan untuk memanaskan dan menguapkan cairan ddan karena itulah reboiler diletakkan didekat bagian bawah kolom destilasi.

Daftar Pustaka

Anonim, 2012. PVC. (http://id.m.wikipedia.org/wiki/PVC)

Anonim, 2012. Poli Vinil Klorida (PVC). (http://www.artikelkimia.info/poli-vinil-

khlorida-pvc-50050617012012)

Anonim, 2012. Stripper. (http://stripper-novanesk.blogspot.com/)

Anomin, 2012. Dearator. (http://steampowergenerations.com/deaerator/)

Anomin, 2012. Kondensor. (http://kimiadahsyat.blogspot.com/2010/11/kondensor-

condensor.html)

Engineering, Sales, 2011. PVC Pipe & Fittings. (http://supplycahinindo.blogspot.com)

Poerwanto, Hari Indratmoko, 2003. 130 Tahun PVC.