UNIVERSITAS INDONESIA

PROSES PETROKIMIA

Industri PVC

GROUP C

GROUP PERSONNEL:

ABI SATRIO PRAMONO 1206261296

FARANDY HARIS 1206261251

REYNALDI RACHMAT 1206263300

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK, MEI 2015

I

KATA PENGANTAR

Puji syukur penyusun ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat

rahmatNya kami bisa menyelesaikan makalah yang berjudul PVC untuk memenuhi tugas mata

kuliah Proses Petrokimia.

Kami mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam

penyelesaian makalah ini, khususnya kepada Bapak Yuliusman selaku dosen mata kuliah

Proses Petrokimia, sehingga makalah ini dapat selesai tepat pada waktunya. Semoga makalah

ini dapat menambah pemahaman dan wawasan kita dalam proses petrokimia, terutama

mengenai PVC sebagai produk antara yang pemanfaatan komponen turunan yang sangat luas

dalam kehidupan sehari-hari.

Makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kami mengharapkan kritik dan

saran yang bersifat membangun sehingga kesalahan yang masih terdapat pada makalah ini

dapat diperbaiki pada pembuatan makalah berikutnya.

Depok, Mei 2015

Penyusun

II

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR.I

DAFTAR ISI..II

DAFTAR TABEL....................................................................................................................IV

DAFTAR GAMBAR.V

BAB I : PENDAHULUAN.1

1.1 Latar Belakang..1

1.2 Sejarah PVC..1

BAB II : KEBUTUHAN PVC DI INDONESIA DAN DUNIA..3

2.1 Kebutuhan Nasional..3

2.2 Kapasitas Produksi dan Konsumsi Dunia..3

2.3 Industri PVC di Indonesia.4

BAB III : SIFAT-SIFAT PVC6

3.1 PVC..6

3.2 Sifat-Sifat PVC.7

3.3 Modifikasi Sifat-Sifat PVC.17

BAB IV : MANFAAT DAN APLIKASI PVC.19

4.1 Pipa PVC.19

4.2 PVC pada Pakaian...20

4.3 PVC pada Alat Medis..20

4.4 PVC pada Kabel Listrik..21

BAB V : BAHAN BAKU DAN PROSES22

5.1 Bahan Baku.22

5.2 Katalis.23

5.3 Langkah Pembentukan PVC...24

5.4. Reaksi yang Terkait dalam Pembuatan PVC..27

5.5 Kelarutan PVC dalam Monomer.29

III

5.6 Kinetika Polimerisasi..29

BAB VI : ADITIF PVC32

6.1 Plasticiser32

6.2 Stabilizer.35

BAB VII : DAMPAK PVC TERHADAP LINGKUNGAN, KESEHATAN, DAN

PENGOLAHAN LIMBAH PVC..37

7.1 Dampak PVC Terhadap Lingkungan dan Kesehatan..37

7.2 Pengolahan Limbah PVC39

DAFTAR PUSTAKA.......44

IV

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Sifat-sifat PVC..6

Tabel 3.2. Ketahan Kimia dari Berbagai Macam Plastik..12

Tabel 3.3. Haze Value dan Gloss Value dari Berbagai Film.13

Tabel 3.4. Indeks Oksigen dari Berbagai Plastik..15

Tabel 3.5. Panas yang Dilepas oleh Berbagai Plastik...15

Tabel 3.6. Specific Gravity Berbagai Plastik16

Tabel 3.7. Temperatur Distorsi Panas dari Berbagai Plastik17

Tabel 6.1. Aditif dan Sifat yang Diperoleh...32

Tabel 6.2. Karakteristik dan Aplikasi Berbagai Jenis Plasticiser..........34

V

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kapasitas Produksi PVC pada 2009..4

Gambar 2.2. Konsumsi PVC Dunia pada 2012..4

Gambar 3.1. Bentuk Molekul PVC6

Gambar 3.2. Tensile Strength Berbagai Macam Plastik8

Gambar 3.3. Modulus Young Berbagai Macam Plastik8

Gambar 3.4. Bending Strength Berbagai Macam Plastik...9

Gambar 3.5. Compressive Strength Berbagai Macam Plastik...9

Gambar 3.6. Fatigue Strength Berbagai Macam Plastik..10

Gambar 3.7. Impact Strength Berbagai Macam Plastik...10

Gambar 3.8. Creep Properties Berbagai Macam Plastik11

Gambar 3.9. Efek dari Plasticiser12

Gambar 3.10. Ignition Temperature dari Berbagai Macam Bahan..14

Gambar 3.11. Madifikasi Sifat-Sifat PVC...17

Gambar 3.12. Efek Penambahan Impact Modifier...18

Gambar 4.1. Aplikasi PVC di Dunia Tahun 201219

Gambar 4.2. Pipa PVC19

Gambar 4.3. Jas Hujan dari PVC.20

Gambar 4.4. Selang infus dari PVC21

Gambar 4.5. PVC pada Kabel Listrik..21

Gambar 5.1 Skema produksi PVC...22

Gambar 5.2. Proses Cracking dari Etana menjadi Etilen.24

Gambar 5.3. Skema Polimerisasi PVC28

Gambar 5.4. Laju reaksi panas vs konversi.30

Gambar 5.5. Inisiasi30

Gambar 5.6. Propagasi31

VI

Gambar 5.7. Terminasi31

Gambar 5.8. Monomer Vinil Klorida dan PVC...31

Gambar 6.1. Molekul PVC, Molekul Plasticiser, dan Rumus Molekul DEHP33

Gambar 6.2. Mekanisme Perkembangan Warna pada PVC35

Gambar 7.1. Logo Daur Ulang PVC37

Gambar 7.2. MSDS PVC.38

Gambar 7.3. Faktor yang Mempengaruhi Daur Ulang PVC40

Gambar 7.4. Skema daur ulang PVC...41

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Plastik juga disebut dengan resin sintetik dan secara luas diklasifikasikan menjadi dua

kategori, yaitu thermosetting resins dan thermoplastic resins. Thermosetting resins diantaranya

adalah resin fenolik dan resin melamin, yang secara termal dikeraskan dan tidak akan menjadi

kembali menjadi lembek. PVC (Polyvinyl Chloride), polietilena (PE), polistirena (PS), dan

polipropilena (PP) merupakan thermoplastic resin yang dapat dibuat kembali menjadi lembek

dengan menggunakan pemanasan. Bahan-bahan thermoplastic merupakan bahan yang dapat

dicairkan berulang kali dan dapat dipanaskan sampai temperatur tertentu dan akan mengeras

kembali saat suhunya menjadi dingin.

Biasanya, termoplastik disediakan dalam bentuk material pelletised (senyawa) dengan

aditiv (antioksidan, dll) yang telah dicampur di dalamnya. Walaupun demikian, resin PVC

seringkali disediakan dalam bentuk bubuk (powder) dan penyimpanan jangka panjang dapat

dilakukan karena material tahan terhadap oksidasi dan degradasi. Berbagai macam aditiv dan

pewarna (pigment)) ditambahkan ke PVC selama tahap pemrosesan, dan campuran lalu diubah

menjadi produk-produk PVC.

PVC terkadang dikenal dengan nama Vinil di Eropa dan terutama di Amerika Utara.

Di Eropa, Vinil biasanya mengarah pada aplikasi fleksibel spesifik tertentu, seperti flooring

(bahan untuk lantai), lembaran dekoratif, dan kulit buatan/ palsu.

1.2 Sejarah PVC

Polivinil klorida secara tidak sengaja ditemukan pada setidaknya dua kejadian pada

akhir abad ke-19. Yang pertama pada tahun 1835 oleh Henri Victor Regnault dan pada tahun

1872 oleh Eugen Baumann. Pada dua penemuan tersebut, polimer hadir sebagai padatan putih

di dalam botol vinil klorida yang tersinari matahari. Pada awal abad ke-20, ahli kimia Rusia

Ivan Ostromislensky dan Fritz Klatte dari perusahaan kimia Jerman Griesheim-Elektron

berusaha menggunakan PVC (Polyvinyl Chloride) sebagai produk komersial. Tetapi usaha

mereka tidak berhasil karena kesulitan dalam memproses PVC menjadi kaku dan terkadang

muncul polimer yang rapuh

2

Pada tahun 1926, ahli karet Waldo Semon dan perusahaan B. F. Goodrich berusaha

mengembangkan karet sintetis untuk menggantikan naiknya penggunaan karet alami yang

semakin mahal. Percobaan tersebut malah mengembangkan suatu metode plasticize PVC

dengan cara mencampurnya dengan berbagai macam aditiv. Hasilnya adalah bahan yang lebih

lentur (fleksibel) dan lebih mudah diproses sehingga dalam waktu singkat digunakan secara

luas untuk kepentingan komersial. Walaupun pengembang produk PVC mulai

menggunakannya dalam berbagai cara misalnya pada hak sepatu, bola golf, dan jas hujan

penggunaan PVC meningkat pesat selama Perang Dunia II. PVC menjadi pengganti yang amat

baik untuk insulasi karet pada kabel dan digunakan secara luas pada kapal militer AS. Pada

tahun 1913, PVC menjadi produk sintetis pertama yang dipatenkan.

3

BAB II

KEBUTUHAN PVC DI INDONESIA DAN DUNIA

2.1 Kebutuhan Nasional

Selama lebih dari 10 tahun terakhir Industri PVC resin di Indonesia praktis tidak banyak

berkembang yakni masih tetap 5 produsen. Hal ini tercermin dari jumlah perusahaan penghasil

PVC resin belum berubah sejak pendirian Satomo Indovyl Polimers (SIP) dan Siam Maspion

Polymer (SMP) pada tahun 1995.

Tingkat konsumsi plastik PVC di Indonesia pertahun saat ini adalah 1,45 kg per kapita

(data tahun 2007), hanya sedikit lebih tinggi dibanding negara-negara miskin di Afrika. Angka

ini masih 4 kali lebih rendah dari Thailand (5,97 kg per kapita) dan 7 kali lebih rendah

dibandingkan Malaysia (10,4 kg per kapita) (data tahun 2004). Dan tingkat konsumsi plastik

PVC tertinggi adalah di Eropa Barat (14,1 kg per kapita) dan Amerika Serikat (15,5 kg per

kapita) (data tahun 2004). Sementara tingkat konsumsi plastik jenis lain di negara-negara

tersebut kurang lebih proporsional dengan tingkat konsumsi PVC tersebut. Pada saat ini, bea

bahan baku plastic PVC adalah sebesar 25%.

Kelima produsen PVC resin di Indonesia tersebut memiliki total kapasitas produksi

pada tahun 2006 sebesar 588.000 ton per tahun. Kapasitas ini lebih rendah dari tahun 2004

yang mencapai 592.000 ton per tahun. Penurunan kapasitas terjadi pada Eastern Polymer dari

50.000 ton per tahun menjadi 36.000 ton per tahun. Sementara peningkatan terjadi pada

Sulfindo Adi Usaha dari 70.000 menjadi 80.000 ton per tahun.

Upaya peningkatan kapasitas terbentur oleh masalah tidak terjaminnya pasokan bahan

baku yang terjadi karena tingkat integrasi industri ini yang rendah. Seperti diketahui di

Indonesia hanya ada satu produsen ehtylena yakni Chandra Asri yang kapasitasnya sudah

penuh.

Padahal, ethylena adalah salah satu bahan baku pembuatan PVC resin. Selain itu

investasi di industri ini juga sangat tinggi karena industri ini padat teknologi. Dengan kondisi

ini maka peningkatan kapasitas terkendala.

2.2 Kapasitas Produksi dan Konsumsi Dunia

Kapasitas produksi pada tahun 2009 adalah 45 juta ton per tahun Kenaikannya adalah

11 juta ton dari tahun 2004. Kenaikan setiap tahun rata-rata 5.9%. Untuk konsumsi dunia, total

4

konsumsi PVC pada tahun 2012 mencapai 37,400 kiloton dengan konsumen terbesar dari cina

sebanyak 38%.

Gambar 2.1. Kapasitas Produksi PVC pada 2009

Gambar 2.2. Konsumsi PVC Dunia pada 2012

2.3 Industri PVC di Indonesia

Eastern Polymer

Perkembangan industri PVC resin di Indonesia dimulai pada tahun 1976 ketika

produsen pertama yakni Eastern Polymer (EP) yang didirikan di Cilincing Jakarta. EP

merupakan perusahaan gabungan PT Anugrah Daya Laksana Indonesia (50%) and

Mitsubishi Corporation and Tokuyama Co. Ltd. of Japan (50%). Pada tahun 1995 seluruh

saham Tokuyama diambil alih oleh Mitsubishi.

Kapasitas produksi EP sesuai izin dari Departemen Perindustrian adalah 50.000 ton

per tahun, akan tetapi kapasitas produksi aktual EP saat ini adalah 36.000 ton per tahun

yang dengan efisiensi mampu memproduksi hingga 42.000 ton per tahun.

5

Standard Toyo Polymer

Kapasitas produksi PVC bertambah setahun kemudian ketika Standard Toyo

Polymer (Statomer) didirikan pada tahun 1977. Dimiliki oleh Toyo Soda Manufacturing

Co. Ltd. (30%) and Mitsui & Co. of Japan (20%), PT Sempurna Catur Guna (40%) dan PT

Blue Standard Polymer (10%). Kapasitas produksi Statomer adalah 87.000 ton per tahun.

Plant milik Statomer berlokasi di Cilegon, Banten.

Asahimas Chemical

Setelah lebih dari 10 tahun kapasitas produksi PVC resin di Indonesia kembali

meningkat dengan kehadiran Asahimas Chemical (ASC) pada tahun 1989 yang merupakan

produsen terbesar PVC resin di Indonesia hingga saat ini. Kapasitas produksi ASC sebesar

285.000 ton per tahun. Di atas lahan seluas 90 hektar di Cilegon, Banten. Kapasitas

produksi VCM yang dimiliki ASC adalah 400.000 ton per tahun sedangkan EDC adalah

29.900 ton per tahun. Pemegang saham ASC adalah Asahi Glass Company dan Mitsubishi

Corp, Jepang..

Sulvindo Adi Usaha

Pada tahun 1995 terdapat dua pemain baru yakni Satomo Indovyl Polimers (SIP)

dan Siam Maspion Polymer (SMP) masing-masing dengan kapasitas 70.000 ton dan

100.000 ton. SIP mendapatkan izin dari BKPM pada tahun 1995 sebagai perusahaan

gabungan antara konglomerat Salim (50%), Tosoh Corp. (25%), dan Sumitomo Corp

(25%).

SIP ini merupakan perluasan usaha Kelompok Salim pada bisnis petrokimia. Bisnis

pertama Salim pada petrokimia adalah PT. Indochlor (1977) yang pada tahun 1995 diganti

namanya menjadi PT. Sulfindo Adi Usaha (SAU). Perusahaan ini memproduksi chlorine

dan caustic soda. Salim memiliki saham sebesar 95 persen pada perusahaan ini. Perluasan

usaha Salim yang lainnya adalah PT. Satomo Indovyl Monomer (SIM) yang didirikan pada

tahun 1995 memproduksi Ethylene Dichloride (EDC) dan Vinyl Chloride Monomer

(VCM).

Perusahaan ini memiliki kapasitas produksi 95.000 ton per tahun, tetapi produksi

aktualnya adalah 70.000-80.000 ton pvc per tahun

Siam Maspion Polymer

Berlokasi di Kawasan Industri Maspion, Gresik. Memiliki kapasitas produksi

sebesar 100.000 ton per tahun

6

BAB III

SIFAT-SIFAT PVC

3.1 PVC

PVC (Polivinyl chloride) merupakan polimer termoplastik yang dibangun oleh

monomer vinyl klorida (kloroetena) yang mana 1 atom hidrogen disubsitusikan oleh 1 atom

klor. Sifat asli PVC adalah kaku, namun dapat dibuat lebih lunak dan lebih fleksibel dengan

penambahan plasticizer.

Gambar 3.1. Bentuk Molekul PVC

Polivinil klorida (PVC) memiliki beberapa sifat-sifat kimia dan fisika yang

digambarkan

dalam tabel di bawah ini :

Tabel 3.1. Sifat-sifat PVC

7

PVC memiliki struktur yang tidak berbentuk (amorphous) dengan atom-atom klor (Cl)

sebagai bagian polar pada struktur 14lasticiz. Terdapat hubungan yang tidak dapat dipisahkan

antara adanya atom-atom klor dan struktur 14lasticiz yang tidak berbentuk. Walaupun plastic

terlihat sangat sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari, PVC memiliki ciri-ciri yang

berbeda dalam hal cara kerja dan fungsi jika dibandingkan dengan 14lastic-plastik olefin yang

hanya memiliki atom karbon dan 14lastici (H) dalam struktur molekulnya. Perbedaan

struktur molekul PVC dan 14lastic-plastik lain dapat dilihat pada gambar 2.1., dimana terlihat

PVC memiliki struktur molekul tak berbentuk (amorphous) dan memiliki atom klor pada

gugusnya.

Kestabilan kimia merupakan sifat yang umum diantara zat kimia yang mengandung

halogen seperti klor dan fluor. Hal ini mengarah pada resin PVC, dimana lebih lanjut PVC

memiliki sifat memperlambat api, daya tahan (durability), dan tahan terhadap minyak/ bahan

kimia.

3.2 Sifat-Sifat PVC

PVC mengandung halogen yang membuatnya sifat tahan panas, daya tahan, dan

memiliki ketahanan terhadap minyak maupun bahan kimia Beberapa sifat PVC yang

disebutkan diatas adalah, tahan panas, daya tahan yang tinggi, serta daya tahan yang tinggi

terhadap minyak maupun bahan kimia. Adanya kandungan klorin pun menyebabkan PVC

tahan terhadap oksigen sehingga tidak mudah teroksidasi. Dibandingkan dengan 14lastic

lainnya lebih mudah teroksidasi karena hanya mengandung karbon dan oksigen. Sifat lain dari

PVC adalah tahan terhadap asam, alkali dan 14lasti semua bahan kimia anorganik. Walaupun

PVC larut dalam hidrokarbon 14lastici, keton, dan eter siklik, PVC sulit larut dalam pelarut

14lastic lainnya.

Beberapa sifat fisika yang dimiliki PVC adalah :

Kekuatan PVC

PVC digunakan secara luas untuk hal-hal yang berkaitan dengan penyediaan air/ pipa

pembuangan, penyemprot, profiles, dll. Karena PVC memiliki sifat-sifat mekanis seperti

kekuatan renggang (tensile strength) dan modulus elastis yang lebih baik dibandingkan

14lastic-plastik olefin lainnya yang sering digunakan, dan produk-produk PVC kuat dan

tahan lama.

Ketika 14lasticizer ditambahkan, PVC memperlihatkan elastisitas seperti karet dengan

kekuatan renggang yang tinggi dan kekuatan terhadap kelelahan (fatigue strength) sehingga

8

PVC dapat digunakan untuk pipa air industrial, pengepakan, bagian-bagian otomotif, dan

pelindung kabel listrik.

1. Tensile Strength

Gambar 3.2. menunjukkan perbandingan tensile strength antara produk PVC

dengan plastic-plastik lainnya. Tensile strength dijelaskan dalam tegangan maksimum

per unit area dari perpotongan (cross section) ketika benda yang diuji patah karena

adanya beban pada kedua ujung benda yang diuji tersebut. (Suatu indeks untuk

menunjukkan besarnya gaya saat patah, ketika kedua ujung benda yang diuji ditarik).

Gambar 3.2. Tensile Strength Berbagai Macam Plastik

2. Tensile Modulus

Gambar 3.3. menunjukkan perbandingan tensile modulus antara produk PVC

dengan plastik-plastik lainnya. Tensile modulus juga dikenal dengan Modulus Young

yang ditunjukkan dengan rasio/ perbandingan antara tegangan renggang per unit area

dari perpotongan dan pemuluran (elongasi) pada arah tegangan renggang. Tensile

modulus yang besar dari pemrosesan plastik memiliki perbandingan stress-strain yang

kecil. Dengan kata lain tensile modulus merupakan suatu indeks yang menunjukkan

besarnya pemuluran, dimana benda yang diuji ditarik. Tensile modulus ekivalen dengan

konstanta pegas.

Gambar 3.3. Modulus Young Berbagai Macam Plast

9

3. Bending Strength

Gambar 3.4 menunjukkan perbandingan bending strength antara produk PVC

dengan plastik lainnya. Bending strength ditunjukkan dengan tegangan maksimum

pada saat patah dari benda yang diuji, dimana benda yang diuji ditopang pada dua titik

terpisah dan suatu beban yang memberikan tegangan vertikal diaplikasikan di tengah.

(Merupakan indeks untuk menunjukkan besarnya gaya saat patah, ketika benda yang

diuji bengkok).

Gambar 3.4. Bending Strength Berbagai Macam Plastik

4. Compressive Strength

Gambar 3.5 menunjukkan compressive strength dari produk PVC dibandingkan

dengan plastik-plastik lainnya. Compressive strength ditunjukkan dengan hubungan

dari tegangan maksimum saat patah per unit area perpotongan, ketika suatu tegangan

vertikal diberikan pada benda yang diuji berbentuk seperti sandwich oleh dua papan

penguji.

Gambar 3.5. Compressive Strength Berbagai Macam Plastik

5. Fatigue Strength

Gambar 3.6. menunjukkan fatigue strength atau kekuatan terhadap kelelahan

dari produk PVC dibandingkan dengan plastik-plastik lainnya. Fatigue strength

ditunjukkan dengan hubungan dari tegangan maksimum pada saat benda yang diuji

tidak patah setelah diberikan tegangan berulang selama 107 (10 juta) kali. Tegangan

maksimum merupakan tegangan ketika benda yang diuji dapat bertahan setelah

diberikan gaya eksternal berulang

10

Gambar 3.6. Fatigue Strength Berbagai Macam Plastik

6. Impact Strength

Temperatur gelas transisi (titik transisi orde kedua) dari PVC lebih dari 70C.

Hasilnya adalah impact strength yang rendah pada temperatur ruang. Hal ini merupakan

salah satu kelemahan dari PVC. Terdapat berbagai cara untuk mengukur impact

strength. Gambar 3.7 menunjukkan hasil dari energi yang diserap oleh benda yang diuji

ketika benda tersebut diatur dan dipalu (dipukul) sampai patah (impact failure).

Semakin tinggi nilai energi yang diserap, semakin tinggi impact strength.

Gambar 3.7. Impact Strength Berbagai Macam Plastik

Creep Properties

Produk-produk plastik dikatakan menunjukkan suatu creep behaviour, dimana

produk dibentuk kembali saat temperatur ruang ketika waktu berlalu ketika gaya eksternal

diberikan secara terus-menerus. Fenomena creep juga dikenal dengan aliran dingin (cold

flow). Ketika plastik digunakan untuk konstruksi atau aplikasi industri, cold flow

merupakan titik yang amat penting untuk dipertimbangkan. Di bawah kondisi lingkungan

normal, produk PVC kaku menunjukkan creep yang amat kecil dan unggul jika

dibandingkan dengan produk plastik

11

lainnya seperti PE atau PP (lihat gambar 3.8). Oleh karena itu, PVC digunakan pada

berbagai macam material konstruksi interior dan eksterior (misalnya: pipa, panel, bingkai

jendela, dan

pembungkus/ deck) dan juga bagian-bagian elektrik atau mesin.

Gambar 3.8. Creep Properties Berbagai Macam Plastik

Plasticising

PVC merupakan polimer polar dengan gaya intermolekular yang kuat sehingga

PVC kaku saat temperatur ruang. Di sisi lain, ketika plasticiser ditambahkan saat fabrikasi,

dihasilkan produk PVC yang lentur/ fleksibel. Hal ini merupakan kelebihan utama dari

PVC.

Produk-produk PVC tanpa plasticiser disebut produk PVC kaku (rigid) sedangkan

produk PVC yang diberikan plasticiser disebut produk PVC fleksibel. Kelembekan

(softness) dari produk PVC fleksibel diperoleh sebagai hasil dari adanya plasticiser antara

molekul yang memisahkan molekul-molekul tersebut (mengurangi gaya intermolekular).

Grafik pada Gambar 3.9 menunjukkan korelasi atau hubungan antara konsentrasi

plasticiser dan tensile strength dan tensile elongation dari produk yang dicetak. Dapat

dilihat bahwa ketika konsentrasi plasticiser meningkat, softness dari produk PVC fleksibel

meningkat, menghasilkan keadaan lembek (soft) yang lebih mudah untuk merenggang/

memulur. Karena diperoleh elastisitas seperti karet atau tekstur yang lembut dari kulit, PVC

fleksibel digunakan untuk pengepakan, pipa/ selang karet, bagian-bagian otomotif, kulit

sintetis, dan pelapis permukaan

12

Gambar 3.9. Efek dari Plasticiser

Chemical Resistance

Karena rantai utama dari polimer dibuat dari ikatan tunggal antara atom-atom karbon,

PVC memiliki ketahanan kimia yang baik, seperti plastik-plastik lain yang digunakan

secara umum (PE, PP, atau PS). Tabel 4.8 menunjukkan ketahanan kimia dari PVC

dibandingkan dengan plastik lainnya.

PVC memiliki ketahanan bahan kimia yang amat baik, juga sifat mekanik yang baik.

Oleh karena itu, PVC digunakan sebagai bahan tangki penyimpanan bahan kimia, katup

(valve)/ flange plastik, pipa saluran/ pembuangan, dan perpipaan pabrik.

Tabel 3.2. Ketahan Kimia dari Berbagai Macam Plastik

13

Transparansi

PVC merupakan polimer tidak berbentuk dan sebagai hasilnya, pada dasarnya

produkproduk PVC transparan. Produk-produk PVC tidak transparan ketika dimanufaktur

menggunakan agen pencampur yang tidak sesuai. Nilai kekaburan (haze value) digunakan

untuk mengukur transparansi dari produk-produk plastik.

Haze value merupakan nilai persentase yang dihitung dengan membagi transmitansi

cahaya terdifusi dengan transmitansi total cahaya dari benda yang diuji. Juga dimungkinkan

untuk membuat produk PVC dengan permukaan yang amat halus (superior gloss). Gloss

ditunjukkan dengan hubungan antara gloss value, yang biasanya menunjukkan jumlah

cahaya yang direfleksikan dari benda yang diuji dibandingkan dengan jumlah cahaya yang

direfleksikan dari gelas (jumlah gelas didefinisikan 100%). Tabel 4.9 menunjukkan haze

value dan gloss value dari lapisan tipis/ film PVC dibandingkan dengan film lainnya yang

dibuat dari plastik-plastik yang digunakan secara umum. Semakin kecil haze value,

semakin tinggi transparansinya, dan semakin tinggi gloss value mengindikasikan

meningkatnya kehalusan (gloss).

Produk-produk PVC kaku yang memiliki transparansi tinggi digunakan pada bahan-

bahan konstruksi seperti day-lighting, sekat transparan untuk ruangan, atau pelat rata

industri, papan/ panel berombak, dan pengepakan (bahan panas/ blister). Contoh dari

produk PVC fleksibel yang membutuhkan transparansi adalah film pembungkus, tas

transparan, dan coating film.

Tabel 3.3. Haze Value dan Gloss Value dari Berbagai Film

14

Sifat Memperlambat Api

PVC merupakan plastik yang memiliki sifat tahan api (pengecualian diantara plastik

yang digunakan secara umum) karena PVC mengandung lebih dari 50% klor walaupun

tidak ada bahan penghambat api. Sebagai contoh, temperatur nyala (ignition temperature)

PVC adalah 455C sehingga PVC merupakan bahan dengan risiko kebakaran yang kecil

karena tidak mudah menyala (terbakar). Perbandingan temperatur nyala PVC dengan

plastik lainnya dapat dilihat pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10. Ignition Temperature dari Berbagai Macam Bahan

Ketika produk PVC dibakar, gas hidrogen klorida yang dihasilkan dari perengkahan

termal (thermal cracking) memperlambat reaksi pembakaran terus-menerus dan mencegah

berkembangnya kebakaran dengan mengisolasi permukaan produk PVC dari oksigen di

udara. Gas hidrogen klorida juga terdeteksi karena baunya (sangat tidak menyenangkan)

pada konsentrasi di bawah normal yang dapat menyebabkan bahaya pada kesehatan. Sifat

ini memungkinkan deteksi awal terhadap api. Asam hidroklorik fasa gas, sebagai contoh,

lebih tidak berbahaya dibandingkan karbon monoksida yang bersifat narkotik dan tidak

memiliki bau serta dapat secara cepat menyebabkan kelumpuhan dan kematian.

Keuntungan lainnya dari PVC adalah PVC melepaskan panas pembakaran yang

lebih sedikit dibandingkan plastik lainnya (sehingga hanya sedikit membuat terjadinya atau

menyebarnya api) dan memproduksi tidak atau sedikit sisa pembakaran. Membakar PVC

menghasilkan suatu struktur karbon yang berkembang biasa disebut intumescence.

Struktur ini membentuk rintangan termal yang melindungi bagian-bagian di bawahnya.

Pada beberapa kasus, seperti pada pipa, PVC bahkan dapat mencegah menyebarnya api

dengan menghalangi lubang melalui dinding atau lantai

15

Terdapat berbagai macam cara untuk mengevaluasi sifat memperlambat api, tetapi

indeks oksigen dapat digunakan untuk evaluasi dengan ketepatan yang relatif tinggi dan

menghasilkan suatu hasil. Indeks oksigen ditunjukkan dengan konsentrasi oksigen

minimum yang dibutuhkan benda yang diuji untuk terus terbakar dalam campuran gas

oksigen dan nitrogen. Semakin tinggi nilai indeks oksigen, semakin tinggi sifat

memperlambat apinya. Karena konsentrasi oksigen di udara adalah 21%, plastic dengan

indeks oksigen lebih besar dari 22 memiliki sifat dapat memadamkan sendiri

(selfextinguishing), sedangkan plastik dengan indeks oksigen lebih kecil dari 21 bersifat

flammable (lihat Tabel 3.4).

Tabel 3.4. Indeks Oksigen dari Berbagai Plastik

PVC juga memiliki pelepasan panas ketika dibakar yang rendah dibandingkan

dengan PE dan PP (lihat Tabel 3.5). Oleh karena itu, PVC menyumbang lebih sedikit dalam

hal penyebaran api ke bahan-bahan di dekatnya ketika PVC terbakar. Hal ini menyebabkan

PVC sangat sesuai digunakan dalam produk sehari-hari karena keamanannya.

Tabel 3.5. Panas yang Dilepas oleh Berbagai Plastik

16

Specific Gravity

Specific gravity sebenarnya dari PVC adalah sekitar 1,4, yang termasuk berat

diantara plastik. Hal ini dapat menjadi keunggulan tergantung dari aplikasinya. Dengan

mengambil keuntungan bahwa PVC tidak mengapung dalam air, PVC digunakan untuk

lembar penyegel air untuk sumur air pertanian atau kolam renang, atau bahan lapisan

(lining material) untuk sungai. Berdasarkan fleksibilitas produk-produk PVC, specific

gravity menurun sampai 1,1-1,3 tergantung dari jumlah plasticiser yang digunakan, yang

lebih rendah dari PVC kaku. Perbandingan specific gravity antar PVC dan plastik lainnya

dapat dilihat pada tabel 4.14.

Tabel 3.6. Specific Gravity Berbagai Plastik

Temperatur Distorsi/Pelembutan

Temperatur distorsi/ penyimpangan panas (heat distortion temperature) merupakan

temperatur untuk pelembutan (softening temperature). Struktur molekul PVC terbuat dari

ikatan ikatan tunggal karbon-karbon yang berlangsung terus-menerus pada rantai

utamanya. Karena rantai utamanya sangat fleksibel, produk PVC memiliki kelemahan

memiliki heat distortion temperature yang rendah dibandingkan dengan plastik lainnya

yang memiliki struktur molekul serupa. Tabel 3.7 menunjukan temperatur distorsi panas

untuk perlembutan dari plastik-plastik utama. Heat distortion temperature merupakan

temperatur ketika benda yang diuji ditempatkan dalam medium pemanas dengan beban

pembengkok yang diberikan mencapai belokan/ defleksi spesifik saat meningkatnya

temperatur

17

Tabel 3.7. Temperatur Distorsi Panas dari Berbagai Plastik

3.3 Modifikasi Sifat-Sifat PVC

Karena PVC memiliki polaritas yang tinggi dan kesesuaian yang tinggi dengan berbagai

macam plastik performansi tinggi lainnya, dimungkinkan mencampur PVC dengan plastik lain

tersebut dengan mudah untuk membentuk campuran polimer. Dengan teknik pencampuran

polimer, beberapa kekurangan dari produk PVC kaku dapat dimodifikasi. Gambar 3.11

menunjukkan outline dari modifikasi sifat (property) melalui pencampuran polimer.

Gambar 3.11. Madifikasi Sifat-Sifat PVC

Secara umum, dengan tujuan meningkatkan/ memperbaiki impact resistance dari

produk PVC, impact modifier (agen penguat) yang memiliki sifat seperti karet, seperti ABS,

MBS, karet akrilik, polietilen terklorinasi atau EVA, dicampur dengan PVC. Impact resistance

yang cukup yang dapat digunakan dapat diperoleh dengan mencampur 5 20 bagian berat dari

impact modifier

18

dengan 100 bagian berat dari PVC. Impact modifier dalam bentuk partikel-partikel mikro akan

terpecah/ menyebar di dalam struktur molekul PVC. Ketika produk PVC menerima suatu

tumbukan/ tubrukan (impact), partikel-partikel mikro di dalam struktur molekul ini akan

menyerap energi tumbukan dan mencegah kerusakan pada produk PVC. PVC yang impact

resistance-nya dimodifikasi digunakan secara luas dalam material konstruksi eksterior (bingkai

jendela, siding), papan industrial, pipa air tahan tumbukan, pengepakan PVC kaku (blister

pack, cap, casing), lapisan tipis/ film pelindung permukaan, atau bagian-bagian elektrik

(penghubung/konektor).

Gambar 3.12. Efek Penambahan Impact Modifier

19

BAB IV

MANFAAT DAN APLIKASI PVC

Sifat PVC yang menarik membuatnya cocok untuk berbagai macam penggunaan. PVC

tahan secara biologi dan kimia. Berdasarkan data IHS pada tahun 2012 pada Gambar 4.1

penggunaan PVC paling banyak di dunia digunakan sebagai pipa/fittings untuk mengalirkan

fluida sebanyak 42%.

Gambar 4.1. Aplikasi PVC di Dunia Tahun 2012

Berikut adalah contoh pengaplikasian dari Polivinilclorida (PVC):

4.1 Pipa PVC

Produk pipa PVC yang distabilisasi dengan Calcim-Zinc untuk pertama kalinya

memperoleh penghargaan. Masuknya produk ini kedalam klasifikasi sebagai bahan yang

menarik secara ekologi. Pipa PVC yang distabilisasi dengan Calcium-Zinc dinilai sebagai

produk yang sangat ramah lingkungan.

Gambar 4.2. Pipa PVC

Sumber : http://www.engineering.com/DesignerEdge/DesignerEdgeArticles/ArticleID/

7047/Cleaner-PVC-through-Engineering.aspx

20

4.2 PVC pada Pakaian

PVC telah digunakan secara luas pada bahan pakaian, dengan bahan serupa kulit. PVC

lebih murah dari karet, kulit, atau lateks sehingga digunakan secara luas. PVC pada pakaian ini

bersifat tahan air. Sehingga biasa digunakan pada pembuatan mantel, perlengkapan ski, sepatu

bot, jaket anti air, celemek, dan tas.

Gambar 4.3. Jas Hujan dari PVC

Sumber : http://pemmz.wordpress.com/2013/01/17/hujan-tips-untuk-menyelamatkan-gadget-anda/

4.3 PVC pada Alat Medis

Alat bantu pernafasan yang dapat diandalkan, kantung darah yang steril ataupun sarung

tangan higienis sekali pakai adalah beberapa contoh yang menjadikan produk peralatan medis

dari bahan PVC, sesuatu yang tidak tergantikan dalam dunia medis selama 50 tahun terakhir.

Salah satunya adalah sistem suplai nutrisi yang dapat diandalkan sebuah perusahaan Jerman

yang bermarkas di Erlangen. Perusahaan ini mengembangkan produk peralatan medis Flocare

yang mengatur dan mengalirkan zat nutrisi yang diperlukan bagi kelangsungan hidup pasien.

Sistem ini mengalirkan makanan cair melalui selang yang terbuat dari PVC ke dalam suatu

kantong plastik ataupun botol gelas kedalam tubuh pasien menggunakan gaya gravitasi ataupun

pompa sebagai pendorong.

Gambar 4.4. Selang infus dari PVC

Sumber : :http://pvcindonesia.wordpress.com/category/isu-kesehatan

21

4.4 PVC pada Kabel Listrik

PVC yang digunakan sebagai insulasi kabel listrik harus memakai plasticizer agar lebih

elastis. Namun jika terpapar api, kabel yang tertutup PVC akan menghasilkan asap HCl dan

menjadi bahan yang berbahaya bagi kesehatan.

Gambar 4.5. PVC pada Kabel Listrik

Sumber : http://www.abovio.pl/f11-tsv-z-linka-nosna/

22

BAB V

BAHAN BAKU DAN PROSES

5.1 Bahan Baku

PVC dihasilkan dari dua jenis bahan baku utama yaitu etilena yang berasal dari minyak

bumi atau gas alam dan klorin yang berasal dari garam dapur (NaCl). Minyak Bumi diolah

melalui proses pemecahan molekul yang disebut cracking menjadi berbagai Macam zat,

termasuk etilena (C2H4), sementara garam dapur yang diolah melalui proses elektrolisa menjadi

natrium hidroksida (NaOH) dan gas klor (Cl2).

Etilena kemudian direaksikan dengan gas klor menghasilkan etilena diklorida (CH2Cl

CH2Cl). Proses cracking/pemecahan molekul etilena diklorida menghasilkan gas vinil

Klorida (CHCl = CH2) dan asam klorida (HCl). Akhirnya, melalui proses polimerisasi

(penggabungan molekul yang disebut monomer, dalam hal ini vinil klorida) dihasilkan molekul

raksasa dengan rantai panjang (polimer) yaitu polivinil klorida (PVC), yang berupa bubuk

berwarna putih halus. Masih diperlukan satu langkah lagi untuk mengubah resin PVC menjadi

berbagai produk akhir yang bermanfaat. Skema proses untuk produksi PVC, yaitu sebagai

berikut:

Gambar 5.1 Skema produksi PVC

Sumber : http://chemistryismyworld..com

23

5.2 Katalis

Katalis berfungsi untuk mempercepat reaksi dalam polimerisasi di dalam reactor.

Terdapat 2 macam katalis yang digunakan, yaitu :

a) CT 2

Sifat Kimia

Nama Kimia : Di-(2-Ethylhexyl) Peroxy Dicarbonate

Kelarutan : sedikit larut dalam alifatik dan aromatic, tidak larut dalam air.

Sifat Fisika

Bentuk : cairan bening.

Bau : khas.

Densitas : 944 kg/m3 pada suhu -10 0C

Titik Nyala : 63oC.

Titik Lebur : di bawah 30 oC.

Komposisi : O2 Aktif (3,4-5%), Peroxide 75%, Hidrokarbon alifatik 25 %.

Viskositas : 26 mPa.S pada suhu -10 0C

b) CT 3

Sifat Kimia

Nama kimia : Cumyl Peroxy Neodecanoate.

Kestabilan : tidak stabil bila terkena panas matahari.

Kelarutan dalam air : tidak larut

Sifat Fisika

Tekanan uap : 0,07 Pascal pada suhu 20 oC.

Bentuk : cairan bening.

Komposisi : O2 aktif 3,87 %, peroxide 75 %, HC-alifatik 25%.

Densitas : 960 kg/m3 pada suhu -10 0C

Viskositas : 52 mPa.S pada suhu -10 0C

24

5.3 Langkah Pembentukan PVC

Berikut ini adalah penjelasan dari masing-masing langkah proses pembentukan PVC:

Cracker

Proses cracker dibutuhkan untuk menghasilkan salah satu reaktan dari proses

pembentukan vinyl klorida. Dilihat dari diagram diatas, bahwa feed dari proses cracking

ini adalah natural gas. Natural gas mengandung senyawa-senyawa hidrokarbon, terutama

senyawa hidrokarbon dengan rantai karbon yang sedikit (C1, C2, dan C3). Proses cracking

menggunan senyawa hidrokarbon etana sebagai feed untuk menghasilkan senyawa etilen,

gas hidrogen dan senyawa hidrokarbon lainnya. Senyawa etilen ini adalah salah satu feed

untuk proses pembuatan vinyl klorida

Gambar 5.2. Proses Cracking dari Etana menjadi Etilen

Sumber : Anonym, http://www.green-planet-solar-energy.com/ethene.html, 2014

Reaksi dari proses cracking etana adalah sebagai berikut:

26 24 + 2

Senyawa lain yang tidak bereaksi diproses untuk tujuan lain. Etilena yang dihasilkan

dipisahkan dan dialirkan pada reaktor VCM

25

Electrolysis Cell

Selain dari etilena, salah satu reaktan untuk proses pembentukan vinil klorida adalah

gas klorin. Gas klorin didapat dari proses elektrolisis sel air asin (brine). Brine merupakan air

dengan kadar garam yang tinggi. Brine kemudian dimasukkan kedalam cell dan dialiri arus

listrik. Terjadilah proses elektrolisis pada cell tersebut, yang memisahkan klorin dengan

sodium dari garam yang ada. Sodium yang dihasilkan akan bereaksi dengan air, menghasilkan

sodium hidroksida dan gas hidrogen. Kedua zat tersebut memiliki nilai guna yang cukup tinggi.

Gas klorin kemudian dipisahkan dan dialirkan pada reaktor VCM.

VCM Plant

Feed untuk reaksi pembentukan vinil klorida adalah etilen dan gas klorin. Saat gas

klorin dan etilen bertemu, kedua senyawa akan bereaksi dan membentuk senyawa etilen

diklorida. Etilen diklorida dengan etilena saat dipanaskan akan menghasilkan vinil klorida dan

hidrogen klorida.

Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Senyawa hidrogen klorida dipisahkan dari vinil klorida dan di proses lebih lanjut,

karena hidrogen klorida merupakan senyawa asam kuat dan beracun. Senyawa vinil klorida

kemudian dialiri menuju reaktor PVC.

PVC Plant

Dengan proses polimerisasi, vinil klorida akan terpolimerisasi menjadi polivinil klorida

(PVC). Proses polimerisasi terjadi pada tekanan tinggi dan suhu sekitar 50-70 C.

Blender

Setelah PVC terbentuk, langkah berikutnya adalah memberikan karakteristik pada PVC

yang ingin dikomersilkan. Hal ini dilakukan dengan penambahan aditif pada PVC.

Karakteristik yang diberikan termasuk: tekstur, warna, stabilitas, sifat mekanik dan elektrik,

kejelasan, dan ketahanan terhadap cuaca.

Berikut ini adalah beberapa aditif yang biasa digunakan:

1. Plasticicers = membuat PVC fleksibel.

2. Heat Stabilizers = memberi PVC ketahanan terhadap panas

26

3. Lubricants = membuat PVC tidak menempel pada lapisan logam.

4. Colourants = memberikan warna pada PVC.

5. Fillers = mengisi PVC untuk mempermurah harga.

Polimerisasi Vinil Klorida

Polimerisasi dari vinil klorida di dalam bulk dengan menggunakan water cooled vertical

autoclave yang di-stirred dengan agitator turbulen dapat memberikan produk yang lebih bersih.

Pada tipikal bulk process, VCM dipompa menuju vertical autoclave prepolymerizer dimana 8-

12% monomer dikonversikan menjadi biji PVC. Reaksi produk kemudian ditransfer ke

horizontal post-polymerizator dimana katalis dan monomer ditambahkan. Peningkatan

konversi yang terjadi pada akhir siklus polimerisasi adalah sekitar 80-85%.

Terdapat tiga metode umum yang biasa digunakan dalam pembuatan PVC dari VCM,

yaitu polimerisasi suspensi, polimerisasi emulsi, dan polimerisasi bulk. Polimerisasi emulsi

menghasilkan resin yang kualitas yang lebih baik dengan ukuran partikel yang lebih kecil,

dimana sering dibutuhkan dalam aplikasi tertentu. Tipe resin jenis ini disebut sebagai paste

PVC dimana sering disebut sebagai P-PVC. Lebih dari 75% PVC di dunia diproduksi dengan

menggunakan proses suspensi (S-PVC). Proses suspensi ini terjadi dari VCM yang

didispersikan dengan media air. Produk yang terbentuk bersifat porous dengan diameter butir

antara 100-150 mikro meter. Sedangkan sekitar 15% produksi PVC di dunia menggunakan

polimerisasi emulsi dan polimerisasi kopolimer, dimana produknya dalam bentuk dispersi

lateks encer dari PVC dengan diameter partikel 0,1-

teknologi polimerisasi bulk adalah sekitar 10% dimana produknya didapat dengan cara

mengeliminasi molekul air. Berikut beberapa metode umum polimerisasi VCM menjadi PVC:

1. Polimerisasi Suspensi

Monomer VCM didispersikan ke dalam air kemudian ditambahkan stabilizer antara lain

talc atau bentonite. Inisiator ditambahkan di dalam suspensi monomer. PVC yang dihasilkan

lebih murni, memiliki sifat isolasi listrik dan ketahanan panas yang baik serta lebih jernih dari

PVC emulsi.

2. Polimerisasi Emulsi

Monomer VCM dicampur dengan air dan ditambahkan stabilizer dan inisiator.

Campuran dimasukkan ke dalam reaktor sehingga monomer teremulsi masuk ke dalam

soapmicell.

27

Inisiator akan terurai menjadi radikal bebas sehingga berdifusi ke dalam soapmicelle

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.

3. Polimerisasi Bulk

Proses ini tidak menggunakan suspending agent atau emulsifier sehingga produk yang

dihasilkan mempunyai kemurnian yang tinggi. Tujuan dari proses polimerisasi itu sendiri

adalah untuk menghasilkan resin dengan cara aman dan efisien, sehingga dapat ditangani dan

diproses dengan mudah yang kemudian akan membentuk produk akhir dengan sifat-sifat yang

diinginkan. Sifat-sifat polimer yang harus dioptimalkan adalah:

1) Berat molekul; menentukan proses polimerisasi dan sifat-sifat produk.

2) Komposisi kimia; berhubungan dengan pembentukan kopolimer dan menentukan sifat

aliran pada saat pencairan polimer.

3) Ukuran butir dan lebarnya; menentukan cara penanganan bubuk dan prosesnya.

4) Sifat menyerap dari butir harus maksimal unutk memudahkan pemindahan reaksi VCM.

5) Kemurnian; resin harus bebas dari kotoran.

6) Warna yang bagus dan stabilitas termal dibutuhkan untuk memungkinkan polimer tidak

terdegradasi dan untuk memaksimalkan bentuk akhir produk

5.4. Reaksi yang Terkait dalam Pembuatan PVC

Sesuai dengan nama dari Poly Vinyl Chloride, PVC merupakan hasil polimerisasi dari

monomer vinil klorida. Monomer vinil klorida berwujud cairan tak berwarna yang mempunyai

titik didih -13 0C dan densitas 0.85-0.9 g/cm3. Sedangkan polimer dari monomer ini

mempunyai densitas 1.4 g/cm3. Hal ini menunjukan bahwa terjadi penyusutan volume yang

cukup besar selama proses polimerisasi. Polimerisasi PVC menggunakan polimerisasi radikal

bebas yang terdiri dari tiga tahap, yaitu : Inisiasi, Propagasi dan Terminasi.

28

Gambar 5.3. Skema Polimerisasi PVC.

Sumber : Polymer Science & Engineering Course,

http://faculty.ksu.edu.sa/alhajali/ChE534_CourseNotes/PVC.pdf, diakses pada 11 Maret 2007

Selama proses polimerisasi terdapat zat-zat yang harus dihindari, yaitu : oksigen dan

nitrogen. Oksigen adalah penghenti reaksi sementara yang efektif tetapi hal ini tentunya tidak

harus berada dalam reaksi polimerisasi. Selain itu, kopolimer oksigen seperti poli vinil klorida

peroksida akan terbentuk dari peroksida dan VCM ketika terdapat oksigen. Oleh karena itu,

ketika proses polimerisasi berlangsung diharuskan dalam keadaan tanpa oksigen.

Kemudian, senyawa nirogen juga harus dihindari. Nitrogen tidak seperti oksigen yang

menggangu proses polimerisasi. Namun, nitrogen merupakan senyawa yang cukup larut dalam

monomer vinil klorida dan tidak larut dalam polimer. Tekanan yang signifikan dapat terbentuk

dalam bejana polimerisasi yang mengandung nitrogen selama proses polimerisasi, terutama

jika tidak ada banyak ruang di dalam bejana.

Karena monomer vinil klorida mempunyai titik didih yang rendah dan stabilitas polimer

yang terbatas, polimerisasi vinil klorida harus dilakukan di bawah kondisi yang menyebabkan

reaksi cepat pada suhu rendah sehingga suhu optimal untuk polimerisasi adalah 50 C.

Seumlah besar polimerisasi tidak dapat dibawa ke konversi tinggi karena pemanasan yang

menyebabkan kerusakan polimer. Banyak pelarut yang sering digunakan untuk mencegah efek

ini. PVC sebagian besar diproduksi oleh polimerisasi suspensi karena reaksi dapat dikontrol

lebih baik.

29

5.5 Kelarutan PVC dalam Monomer

Kelarutan PVC sangat tidak larut dalam cairan monomer sendiri. PVC mengendap

selama polimerisasi berupa partikel-partikel kecil dan aglomerasi partikel-partikel ini

menghasilkan struktur internal berpori dalam partikel resin. Namun, monomer vinil klorida

cukup larut dalam PVC sehingga partikel PVC yang diendapkan selama polimerisasi sangat

melunak oleh monomer. Tingkat polimerisasi VCM dalam partikel meningkat secara

substansial lebih cepat dari tingkat polimerisasi dalam fase cair. Hal ini dikarenakan gel

mencegah mobilitas tumbuhnya polimer radikal dan hasil dalam substansial menurunkan

tingkat radikal terminasi dalam gel dilihat dari penghentian polimerisasi berlangsung dengan

baik kombinasi atau disproporsionasi. Dengan demikian, polimerisasi PVC adalah mengalami

percepatan secara alami atau disebut auto-accelerating. Konversi yang semakin meningkat,

maka polimerisasi yang terjadi juga akan semakin cepat pada fase ini.

5.6 Kinetika Polimerisasi

Kurva laju reaksi panas dibandingkan konversi ditunjukkan pada Gambar 2. Kurva ini

dihasilkan oleh simulasi model komputer, tetapi kurva yang sama dihasilkan dari pengukuran

nyata pelepasan panas dari reaksi polimerisasi yang sebenarnya. Garis padat pada kurva adalah

reaksi yang diprediksi dan garis putus-putus adalah panas aktual yang harus dikeluarkan dari

reaktor polimerisasi. Perhatikan bahwa garis putus-putus sedikit lebih rendah dari garis yang

solid, hal ini dikarenakan efek dari injeksi air. Pada konversi sekitar 60 %, tingkat puncak mulai

diamati. Tingkat puncak ini dimulai ketika semua monomer cair telah dikonsumsi dan terdapat

pressure drop. Polimerisasi lebih lanjut menghasilkan perubahan dalam komposisi sisa fase

polimer yang meningkat. Sebagai perubahan komposisi, mobilitas lokal rantai polimer yang

berkembang relatif berkurang terhadap mobilitas monomer berat molekul rendah. Antara satu

radikal tidak dapat menemukan satu sama lain dengan mudah. Oleh karena itu, tingkat

terminasi berkurang yang menyebabkan konsentrasi radikal bebas dan tingkat polimerisasi

meningkat sesuai. Pada konversi 75%, komposisi berubah dan monomer telah mengurangi

mobilitas dan konsentrasi. Kemudian, tingkat polimerisasi mulai jatuh karena tingkat propagasi

berkurang. Pada konversi lebih dari 90%, tingkat dasarnya mendekati nol, karena tahap polimer

VCM melewati suhu transisi kaca dan semua mobilitas berhenti. Secara komersial, reaksi

dengan konversi 80-85% sangat tidak efisien. Dalam rangka untuk menjaga reaksi ini di bawah

kontrol selama puncak reaksi, reaktor polimerisasi yan

30

digunakan untuk harus mengurangi 2.250 kilowatt energi, yang memungkinkan sedikit

kemampuan penghapusan kelebihan panas untuk margin of error.

Gambar 5.4. Laju reaksi panas vs konversi.

Sumber : Polymer Science & Engineering Course,

http://faculty.ksu.edu.sa/alhajali/ChE534_CourseNotes/PVC.pdf

Terdapat tiga jenis tahap dalam proses polimerisasi radikal bebas yang digunakan

dalam penggabungan monomer vinil klorida, yaitu : inisiasi, propagasi dan terminasi. Berikut

adalah penjelasan singkat mengenai masing-masing tahapan.

Inisiasi

Inisiasi adalah proses pemecahan ikatan tunggal yang tak stabil yang menghasilkan dua

radikal yaitu atom yang memiliki satu elektron yang belum berpasangan. Inisiasi dapat

dilakukan dengan dua cara yaitu : pemanasan monomer dan penambahan inisiator yang akan

membentuk radikal bebas ketika dipanaskan. Pada penambahan inisiator dapat berupa disosiasi

homolitik inisiator yang menghasilkan sepasang radikal R. Kemudian penambahan gugus

radikal pada molekul monomer.

Gambar 5.5. Inisiasi

Sumber : Anonim, http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/addition_polymers.htm. Diakses pada 20 Maret

2013

31

Propagasi

Propagasi adalah reaksi yang terjadi antara radikal bebas dengan sebuah monomer.

Gambar 5.6. Propagasi

Sumber : Anonim, http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/addition_polymers.htm. Diakses pada 20 Maret

2013

Terminasi

Terminasi adalah proses dimana dua radikal bebas berkombinasi kemudian membantu

terminate dalam langkah propagasi.

Gambar 5.7. Terminasi Sumber : Anonim, http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/addition_polymers.htm. Diakses pada 20 Maret

2013

Secara keseluruhan proses polimerisasi yang terjadi adalah sebagai berikut.

Gambar 5.8. Monomer Vinil Klorida dan PVC Sumber : Anonim, http://www.mpcfaculty.net/mark_bishop/addition_polymers.htm. Diakses pada 20 Maret

2013

32

BAB VI

ADITIF PVC

Aditif dapat ditambahkan saat produksi PVC untuk mendapatkan sifat sifat tertentu

yang diinginkan pada PVC. Contoh jenis-jenis aditif yang dapat ditambahkan pada PVC dan

efek yang diberikan adalah sebagai berikut:

Tabel 6.1. Aditif dan Sifat yang Diperoleh

Untuk aditif Plasticiser dan Stabiliser akan dijelaskan lebih lanjut dibawah ini

6.1 Plasticiser

Plasticiser merupakan suatu zat kimia yang jika ditambahkan ke suatu material,

biasanya plastik, akan membuat material tersebut lentur/ fleksibel, berpegas (seperti karet), dan

lebih mudah

33

ditangani. Terdapat lebih dari 300 jenis plasticiser, dengan sekitar 50-100 digunakan secara

komersial. Plasticiser yang sering digunakan adalah phthalates dan adipates. Pada dasarnya,

PVC bersifat kaku pada temperatur normal. Hal ini karena jarak yang pendek antara

molekulnya sehingga terdapat gaya tarik yang besar antar molekul PVC (gaya intermolekular).

Ketika dipanaskan, energi dari pergerakan molekular menjadi lebih besar daripada gaya

intermolekular yang menyebabkan jarak molekul makin besar dan menghasilkanresin yang

lebih lembut. Ketika plasticiser ditambahkan ke PVC pada tahap ini, molekul-molekul

plasticiser membuat jalannya antara molekul-molekul PVC dan menghalangi molekul polimer

PVC untuk saling mendekat satu sama lain. Akibatnya, molekul-molekul polimer terpisah jauh

walaupun dalam temperatur normal dan diperoleh sifat lembek (softness). Ini adalah peran dari

plasticiser dan proses tersebut secara teknik disebut plasticizing.

Molekul-molekul polimer PVC memiliki kutub positif dan negatif di dalamnya,

sementara molekul-molekul plasticiser juga memiliki bagian-bagian polar dan non-

polar.Molekul polimer PVC dan molekul plasticiser saling tarik-menarik secara elektrik, dan

bagian non-polar akan memperbesar jarak antara molekul-molekul polimer untuk menjaga sifat

lembek. Produk-produk PVC yang telah memiliki sifat lembek karena plasticiser disebut

produk soft (fleksibel) PVC. Di Eropa, sekitar 30% dari total produksi resin PVC digunakan

untuk produk PVC fleksibel.

Gambar 6.1. Molekul PVC, Molekul Plasticiser, dan Rumus Molekul DEHP

34

Berikut adalah karakteristik dan aplikasi dari berbagai macam jenis plasticizer :

Tabel 6.2. Karakteristik dan Aplikasi Berbagai Jenis Plasticiser

35

6.2 Stabilizer

Ketika PVC dipanaskan pada 170-180C, klorin dan hidrogen dalam molekul berkurang

dengan adanya pelepasan hidrogen klorida. Stabiliser (senyawa logam) mencegah reaksi rantai

dekomposisi eliminasi awal HCl dari PVC tersebut. Stabiliser meningkatkan ketahanan PVC

terhadap sinar matahari, cuaca, dan kerusakan akibat panas, serta memiliki pengaruh penting

pada sifat-sifat fisik. Pemilihan terhadap stabiliser panas tergantung dari jumlah faktor,

termasuk kebutuhan teknis dari produk PVC, dan biaya.

Gambar 6.2. Mekanisme Perkembangan Warna pada PVC

36

Stabilizer memiliki beberapa syarat seperti berikut

Bereaksi cepat dengan HCl untuk mencegah pengaruh katalitik HCl.

Bereaksi dengan ikatan-ikatan ganda dan dengan demikian memutus rangkaian ikatan

tunggal terkonjugasi.

Kemampuan untuk menggantikan atom-atom Cl labil dengan kelompok yang stabil.

Menyerap radikal-radikal bebas.

Mampu menyebar dengan senyawa PVC dan amat cocok selama proses pencampuran dan

penggunaan selanjutnya.

Mencegah oksidasi.

Membantu kestabilan terhadap UV.

37

BAB VII

DAMPAK PVC TERHADAP LINGKUNGAN, KESEHATAN, DAN

PENGOLAHAN LIMBAH PVC

7.1 Dampak PVC Terhadap Lingkungan dan Kesehatan

V atau PVC (polyvinyl chloride) adalah plastik yang paling sulit di daur ulang. Plastik

ini bisa ditemukan pada plastik pembungkus (cling wrap) dan botol-botol. Kandungan dari

PVC yaitu DEHA yang terdapat pada plastik pembungkus dapat bocor dan masuk ke makanan

berminyak bila dipanaskan. PVC berpotensi berbahaya untuk ginjal dan hati. Pada kemasan,

tertera logo daur ulang (terkadang berwarna merah) dengan angka 3 di tengahnya, serta tulisan

V V itu berarti PVC (polyvinyl chloride).

Gambar 7.1. Logo Daur Ulang PVC

Dalam penggunaannya, PVC yang merupakan bahan plastik memiliki dampak terhadap

lingkungan dan kesehatan. Hal ini dikarenakan adanya kemungkinan terjadinya migrasi atau

berpindahnya zat-zat monomer dari bahan plastik ke dalam makanan, terutama jika makanan

tersebut tidak cocok dengan kemasan atau wadah penyimpannya. Pada makanan yang dikemas

dalam kemasan plastik, adanya migrasi ini tidak mungkin dapat dicegah 100% (terutama jika

plastik yang digunakan tak cocok dengan jenis makanannya). Migrasi monomer terjadi karena

dipengaruhi oleh suhu makanan atau penyimpanan dan proses pengolahannya. Semakin tinggi

suhu tersebut, semakin banyak makanan yang dapat bermigrasi ke dalam makanan. Demikian

pula dengan lamanya makanan tersebut disimpan. Karena, semakin lama kontak antara

makanan tersebut dengan kemasan plastik, maka jumlah monomer yang bermigrasi dapat

makin tinggi jumlahnya.

Monomer vinil klorida cukup tinggi potensinya untuk menimbulkan kanker pada

manusia. Vinil klorida dapat bereaksi dengan guanin dan sitosin pada DNA. Aditif plastik jenis

plasticizer,

38

stabilizer dan antioksidan dapat menjadi sumber pencemaran organoleptik yang membuat

makanan berubah rasa serta aroma, dan bisa menimbulkan keracunan.

Aditif plastik dibutil ptalat (DBP) dan dioktil ptalat (DOP) pada PVC termigrasi cukup

banyak ke dalam minyak zaitun, minyak jagung, minyak biji kapas, dan minyak kedelai pada

suhu 3oC selama 60 hari kontak. Jumlah aditif DBP dan DOP yang termigrasi tersebut berkisar

dari 155 189 mg. DEHA (di-2-etil-heksil-adipat) pada PVC termigrasi ke dalam daging yang

dibungkusnya, pada daging yang berkadar lemak antara 2030%, DEHA yang termigrasi 14,5-

23,5 mg tiap dm2 (desimeter persegi) pada suhu 4oC selama 72 jam.

Selain itu,VCM, monomer dari PVC harus ditangani dan disimpan dengan hati-hati,

karena: Sangat mudah terbakar (highly flammable). gas yang berpotensi eksplosif (seperti

bahan bakar ringan butana). Jika dihirup dalam jumlah tertentu, VCM dapat menjadi narkotik

(obat bius) yang kuat (seperti kloroform). Karsinogenik (kanker pembuluh darah hati

angiosarcoma).

Gambar 7.2. MSDS PVC

39

7.2 Pengolahan Limbah PVC

Pada semua industri yang ada baik industri petrokimia ataupun industri-industri lain

pastilah memiliki limbah yang dihasilkan dari proses produksi industri tersebut. Limbah

tersebut dapat berasal dari sisa-sisa bahan baku yang tidak bereaksi atau bersisa, senyawa

sampingan yang dihasilkan dari reaksi, sisa-sisa hasil utilitas, ataupun produk-produk hasil

akhir yang cacat. Pada sebuah pabrik yang baik, diharuskanlah terdapat unit pengolah limbah.

Hal ini harus dilakukan agar limbah-limbah tersebut dapat dibuang ke lingkungan pada batas

yang aman agar tidak menganggu keseimbangan lingkungan.

Pada sebuah unit pengolahan limbah, sistem pengolahan limbah haruslah dapat berjalan

dengan efisien. Sistem pengolahan limbah yang efisien akan mengurangi jumlah limbah yang

tidak dapat di recover dan memaksimalkan kegunaan secara ekonomis dan lingkungan yang

baik. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengolah limbah PVC adalah:

Mechanical Recycling

Feedstock Recycling

Incineration with Energy Recovery

Safe Disposal

Ada beberapa factor yang akan mempengaruhi mengapa limbah-limbah dari PVC

tersebut perlu untuk direcycle yaitu seperti terlihat pada gambar dibawah ini

40

Gambar 7.3. Faktor yang Mempengaruhi Daur Ulang PVC

Terlihat pada gambar bahwa ada 4 faktor yang akan mempengaruhi daur ulang dari

PVC yaitu faktor teknis, faktor ekologis, faktor ekonomis, dan faktor legal dan organisasional.

Untuk faktor teknis seperti apakah kualitas dari hasil daur ulang PVC akan sebanding dengan

kebutuhan teknis daur ulang tersebut dan juga apakah ada kemungkinan untuk dapat dilakukan

pemisahan baik terhadap tipe produk ataupun komposisi material. Untuk faktor ekologis yaitu

apakah mungkin mengurangi dampak terhadap lingkungan dengan hubungannya dengan PVC

murni. Untuk faktor ekonomis, apakah biaya yang dikeluarkan untuk melakukan daur ulang

PVC akan sebanding dengan biaya yang akan dikeluarkan untuk cara pembuangan limbah PVC

lainnya. Dan untuk faktor yang terakhir apakah masuk kedalam regulasi daur ulang, memenuhi

syarat untuk pembuangan dan lainnya.

Secara umum, skema proses untuk daur ulang sebuah PVC adalah seperti berikut

41

Gambar 7.4. Skema daur ulang PVC

Untuk proses umum dari daur ulang PVC adalah meliputi 3 proses besar yaitu

Pengumpulan, Penyortiran, dan Pengolahan. Hasil dari daur ulang ini dapat berbagai macam

yaitu dapat berupa recyclates kualitas tinggi ataupun kualitas rendah. Bagian pengumpulan

adalah saat pengumpulan semua barang yang berbahan dasar PVC. Bagian penyortiran adalah

penyortiran setiap bahan kekelompok yang sama misalkan pipa dipisahkan sendiri berbeda

dengan tempat pemisahan kabel. Penyortiran dapat dilakukan ataupun tidak. Selanjutnya

adalah bagian pengolahan yaitu akan didaur ulang secara mekanis atau feedstock.

Mechanical Recycling

Yang dimaksud dengan daur ulang mekanis adalah daur ulang yang pada dasarnya

hanya berdasar pada perubahan bentuk mekanis dari PVC itu sendiri secara fisik, tanpa adanya

42

reaksi yang dapat menyebabkan perubahan struktur molekular dari PVC itu sendiri. Contoh

produk bekas PVC adalah produk yang mudah untuk diidentifikasi dan dipisahkan dari aliran

waste yang secara relatif dapat dikatakan sebagai limbah bersih, aliran ini disebut recyclate

yang memiliki kualitas tinggi, dapat dipergunakan secara luas untuk aplikasi PVC yang luas.

Contohnya adalah: pipa, bagian pinggiran jendela, bagian membran atap, atau kain-kain

modifikasi PVC. Aplikasi yang fleksibel memungkinkan contoh-contoh tersebut di daur ulang

melalui proses yang disebut sebagai proses Vinyloop, atau di reproses menjadi produk-produk

seperti karpet kerucut lalu lintas, setelah melalui proses crushing atau pemecahan limbah

menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Recyclate dari aplikasi PVC lain yang mengandung

material selain PVC, tidak dapat dipisahkan menjadi PVC murni (contoh: bahan komposit)

yang hanya dapat diaplikasikan dimana komposisi campuran dapat ditoleransi. Proses daur

ulang untuk bahan limbah PVC campuran telah diinisiasikan sebelumnya. Biasanya limbah

plastik campuran-PVC, mengandung sekitar 15% PVC, rata-rata tidak menimbulkan masalah

teknis, meskipun pada kenyataannya tidak semua hasil daur ulang dari feed limbah campuran

ini cocok untuk sejumlah aplikasi.

Feedstock Recycling

Feedstock recycling, biasanya merupakan cara komplementer dari mechanical recycling karena

dua alasan: pertama, karena teknologi yang ada belum terlalu sensistif terhadap bahan baku

limbah daur ulang yang terkontaminasi, kedua, karena bertujuan untuk memperbesar kapasitas

daur ulang secara total untuk kuantitas limbah yang lebih banyak di masa depan. Faktanya, ada

beberapa komposisi produk yang tediri dari berbagai bahan yang tidak bisa di daur ulang, tidak

bisa di sortir secara ekonomis menjadi aliran polimer single. Contohnya adalah : film laminasi,

kain modifikasi, alas kaki, atau dashboard mobil, dimana bahan konstruksi nya mencakup

sejumlah plastik yang berbedan dan bahan non plastik. Bahan-bahan ini sangat erat terhubung

satu sama lain untuk alasan kinerja tetapi pemisahannya secara ekonomis belum layak untuk

dilakukan daur ulang. Feedstock recycling di masa kini mengolah limbah plastik campuran dari

sumber bekas kemasan. Ini berarti dengan PVC dengan konten hingga 10 persen. Proses

thermal cracking' dari aliran ini dapat dilakukan melalui hidrogenasi, pirolisis atau gasifikasi.

Karena produk hidrokarbon pulih sebagian besar digunakan dalam proses petrokimia,

spesifikasi membatasi jumlah halogen di bawah ambang batas limbah bervariasi biasanya

antara 0,1 dan 1%. Salah satu cara untuk mencapai ini adalah untuk melakukan pre-treatment

waste. Kemungkinan kedua adalah termal atau dehalogenation

43

kimia sebelum produk diproses lebih lanjut. Dehalogenation ini berlangsung baik dalam cairan

atau di tempat reaktor pirolisis fluidized. Asam klorida yang dihasilkan dinetralkan atau

dipisahkan untuk keperluan industri.

Isi klorin dari umpan hidrokarbon yang dihasilkan dapat bervariasi tergantung pada

langkah pemrosesan akhir yang merupakan faktor yang menentukan. Hal serupa juga dilakukan

untuk mencairkan umpan hidrokarbon klor yang mengandung fraksi minyak bumi dengan

klorin bebas yang berasal dari kilang. Jadi konten PVC/klorin yang relatif rendah, seperti yang

ditemukan dalam campuran limbah plastik (yang datang terutama dari aplikasi kemasan

produk) dapat diterima untuk proses daur ulang bahan baku selama ada jaminan bahwa proses

pre-treatment dilakukan dengan baik. Feedstock recycling dari aliran limbah di mana PVC

merupakan bahan dominan (> 30 persen) - misalnya produk multi- bahan seperti yang

dijelaskan sebelumnya - harus dirancang terutama untuk pemulihan asam klorida, tetapi juga

untuk memulihkan hidrokarbon konten dan atau energi.

44

DAFTAR PUSTAKA

Chandra, Aditiawan. 2006. Kesiapan Industri Produk Plastik Indonesia Dalam Menghadapi

Era Globalisasi. http://businessenvironment.wordpress.com/2006/10/15/17/

Kayne, R. What is Polyvinyl Chloride?.

http://www.checnet.org/HEALTHEHOUSE/education/articles-

detail.asp?Main_ID=185

Leadbitter, J., J.A. Day, and J.L. Ryan. PVC Compounding and Processing. Rapra

Technologies Limited.

Lenntech Water treatment & air purification Holding B.V. 2008. Polyvinyl Chloride (PVC).

http://www.lenntech.com

PPFA. History of PVC. http://www.ppfahome.org/pvc/historypvc.html

Simanjuntak, Yeni H. 2007. Harga Etilena Mulai Turun, Konsumsi PVC Diprediksi Naik

5%. http://web.bisnis.com/edisi-cetak/edisi-harian/manufaktur/1id1261.html

Vinyl Environmental Council. Manufacturing Process for Various PVC Products: Molding

and Processing Technologies http://www.vec.gr.jp

Wikimedia Foundation Inc. 2009. Polyvinyl Chloride.

http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride.html

http://www.pvc.org