ORIENTED POLIMER

Patricia Ellen BuisanRevika Nurbayani Syabaan

Definisi

• Merupakan Hasil modifikasi dari polimer yang telah diekstruksi dengan cara merubah arah polimer.

• Oriented polimer merupakan polimer khusus yag digunakan untuk keperluan khusus.

SEjarah

• Talmud dan Bresler pada masa Precybernetic (1944) menemukan model awal dari interaksi anatara globular protein dengan media disekitarnya berdasarkan asumsi “ hanya pada sistem koloid misel rantai polipeptida membentuk coil close packed yang mengandung lipidic didalamnya, yang terbentuk oleh sisi non polar dan terbungkus oleh gugus polar, dan model ini berubah strukstur dalam media kental based on the assumption that - just as in micellar colloid systems -

Sejarah

Sibernetika molekulPada tahun 1973 adanya perkemabangn di ilmu

pengetahuan dan aplikasi di bidang polimer, banyak nya industri yang membuat polimer (palstik, karet sintetik, dll) tanpa mengetahui susunan molekul polimer dan dampaknya terhadap ligkungan.

• Setelah perag dunia II dibutuhkan adanya polimer khusu untuk keprluan tertentu

• Prinsip utama rute dalam membentuk struktur oriented unaxially polimer• 1. generasi langsung, termasuk pertumbuhan biokimia seperti di wool, rambut, fserat katun,

This includes either biochemical growth, as in the• cases of wool, hairs, cotton fibres, etc., or a one-stage, aliran-benang transisi

dalam suatu larutan atau melelehkan dikenakan aliran elongationa. The biorheological• process of the formation of silk or web from fibroin is an extreme and most• special and instructive case of direct generation controlled genetically. Certainly,• all biological cases of growth are also controlled genetically, but here• the configurational information defines the properties of ready biological fibres,• being “grown” simultaneously with the very fibres.• In all cases of direct generation in living systems, the energy expenses• are very low. One can say that genetic information replaces a part of the• energy needed to form fibres, the processes being close to self-organization.• Later we shall consider what direct generation for synthetic polymers• means.

• highly oriented conjunctive tissues consisting mainly of fibrillar proteins• of the collagen group is realized in living organisms, but in vitro it can• be readily observed as reconstruction of collagen fibres from a solution• of tropocollagen or even primary gelatin. The intermediate three-stranded• tropocollagen helix obtained as a result of disintegration (without chemical• destruction) of coiled-coil multicord collagen fibres (usually from tendons)• reconstitutes in coiled “cables” characterized by helix axes of growing order• resulting from consecutive coiling of helical microfibrils around one another• [lo]. The thus reassembled “cables” are indistinguishable from the native• ones.• It seems that in such case of “pure” assemblage, no energy is needed at• all. In reality, however, the process involves direct and reverse phase transitions• (for instance, reconstitution is attained only in very cold aqueous• media; only tropocollagen is stable on heating and on further heating onestranded,• non-ordered molecules of primary gelatin are formed as a result• of a helix-to-coil transition.• In the case of fibroin, a multiple phase transition also occurs. This• is of great importance, showing that configurational information controls• the dynamic or static phase transition and can therefore be introduced in• thermodynamic expressions. This is in agreement with Shannon’s theorem:• information can be expressed in negative entropy terms, and later we shall• proceed accordingly.

• (3) Rearrangement. This method corresponds to common technologies• as well as to habitual physical procedures of obtaining linear polymers in• an oriented state. Usually rearrangement (or/and repacking), as an

orientational• process involving molecules of biopolymers, is much more

energyconsuming• in comparison to the two preceding ones - and this is just a• purely physical (or cybernetical) reason why it is rejected by living nature.• The increase of energy is directly related to a misuse of the initial

structural• information (configurational information being certainly just a part• of the latter, specific for polymers).

• Morphology in oriented• semicrystalline polymers• J. Petermann• 1. General considerations• It is widely established that the properties of polymeric materials strongly• depend on the orientation of the macromolecules and it is one of the main• advantages of these materials that the orientation of the macromolecules• can be manipulated during processing. Under specific processing conditions,• the same polymer can result in a soft and flexible, or a strong and• stiff product.• Orientations can be determined by a variety of experimental methods,• for example optical birefringence (see Chapter 8), X-ray scattering (see• Chapter 3), infrared dichroism (see Chapter 4), etc. Almost all these methods• have in common that their results are averages of the molecular orientations• from volume elements larger than l pm3. Since morphological entities• in semicrystalline polymers are in general much smaller than 1 pm, it is• evident that even with exactly the same molecular orientation, polymeric• materials can exhibit very different properties: a highly oriented polyethylene• having stacked lamellar crystals will have much less strength than a• sample containing needle shaped (shish) crystals.

• Oriented Film adalah jenis oriented film mempunyai sifat yang luwes• (lunak) dan tidak mudah berkerut. • Sifat-sifat umum kemasan oriented adalah • (a) tembus pandang, ada juga yang keruh - permeabilitas terhadap uap air

dan gas rendah• (b) tahan minyak,alkohol dan pelarut petrolium, sehingga dapat digunakan

untuk kemasan, mentega, margarin dan minyak goreng -kekuatan tarik tinggi dan tidak mudah sobek

• (c) dipengaruhi oleh hidrokarbon• aromatik, keton, aldehida, ester, eter aromatik, anhidrat dan molekul11• molekul yang mengandung belerang, nitrogen dan fosfor. Tidak• terpengaruh oleh asam dan basa, kecuali asam pengoksidasi, akan• tetapi pemlastis akan terhidrolisa oleh asam dan basa pekat. -• densitas 1.35-1.4 g/cm3.

Operasi Pembuatan Plastik

• Dalam operasi ini, proses pembuatan plastik diawali dari plastik pelet, yang merupakan produk dari hasil proses postreactor, compounding, reaktif, atau hasil pencampuran polimer. Plastik pelet diproses sendiri atau, untuk menghasilkan produk berwarna, diproses dengan bersama dengan aliran kecil dari warna konsentrat dari polimer yang sama sama polimer.

• equipment used are again the same as given previously. In product fabrication operations,• though, it is of paramount importance that the pressurization capabilities of the equipment• be very strong, since we need a melt pump to form the shape of a plastic product by forcing• the melt through a die or into a mold. Thus the equipment used by product fabricators are• SSEs and injection molding machines, which have modest particulate solids handling,• melting, and mixing capabilities, but are excellent melt pumps.• The molten stream of polymers flowing through dies or into cold molds is rapidly• cooled to form the solid-product shape. As a consequence of the rapid cooling, some• macromolecular orientations imparted during flow and near the product surfaces, where• cooling first occurs, are retained. The retained orientations in plastic products impart• specific anisotropic properties to the product and, in the case of crystalizable polymers,• special property-affecting morphologies. The ability to affect the above is called• structuring (23), which can be designed to impart extraordinarily different and beneficial• properties to plastic products.• Structuring is also carried out in postshaping operations, mainly by stretching the solid• formed product uni- or biaxially at temperatures appropriate to maximizing the retained• orientations without affecting the mechanical integrity of the product

• peralatan yang digunakan yang lagi sama seperti yang diberikan sebelumnya. Dalam operasi produk fabrikasi, meskipun, adalah sangat penting bahwa kemampuan bertekanan peralatan sangat kuat, karena kita perlu pompa untuk membentuk lelehan bentuk produk plastik dengan memaksa mencair melalui mati atau ke dalam cetakan. Dengan demikian peralatan yang digunakan oleh perakit produk adalah SSEs dan mesin injection molding, yang memiliki padatan partikulat penanganan sederhana, mencair, dan pencampuran kemampuan, tetapi pompa meleleh sangat baik. Aliran lelehan polimer mengalir melalui mati atau ke dalam cetakan dingin dengan cepat didinginkan untuk membentuk bentuk solid-produk. Sebagai konsekuensi dari pendinginan cepat, beberapa orientasi makromolekul disampaikan selama arus dan dekat permukaan produk, di mana pendinginan pertama terjadi, dipertahankan. Orientasi dipertahankan dalam produk plastik memberikan spesifik anisotropik properti untuk produk dan, dalam kasus polimer crystalizable, khusus properti mempengaruhi morfologi. Kemampuan untuk mempengaruhi di atas disebut penataan (23), yang dapat dirancang untuk memberikan sangat berbeda dan menguntungkan properti untuk produk plastik. Penataan juga dilakukan dalam operasi postshaping, terutama oleh peregangan padat terbentuk produk uni-atau biaxially pada suhu yang tepat untuk memaksimalkan dipertahankan orientasi tanpa mempengaruhi integritas mekanik produk

• The first shaping method is a steady continuous process. It is among the oldest methods,• and is used extensively in the rubber and plastics industries. It includes the classic• calendering, as well as various continuous coating operations, such as knife and roll• coating.• Die forming, which is perhaps the most important industrial shaping operation,• includes all possible shaping operations that consist of forcing a melt through a die.• Among these are fiber spinning, film and sheet forming, pipe, tube, and profile forming,• and wire and cable coating. This is also a steady continuous process, in contrast to the last• three shaping methods, which are cyclic.• The term ‘‘mold coating’’ is assigned to shaping methods such as dip coating, slush• molding, powder coating, and rotational molding. All these involve the formation of a• relatively thick coating on either the inner or the outer metal surfaces of the molds.• The next shaping method is molding and casting, which comprises all the different• ways for stuffing molds with thermoplastics or thermosetting polymers. These include the• most widely used shaping operations of injection molding, transfer molding, and• compression molding, as well as the ordinary casting of monomers or low molecular• weight polymers, and in situ polymerization.

• Metode pertama adalah membentuk proses yang berkesinambungan mantap. Ini adalah salah satu metode tertua, dan digunakan secara luas dalam industri karet dan plastik. Ini termasuk klasik calender, serta operasi pelapisan berbagai berkelanjutan, seperti pisau dan roll coating. Die membentuk, yang mungkin adalah operasi yang paling penting membentuk industri, mencakup semua operasi mungkin membentuk yang terdiri dari memaksa mencair melalui sebuah dadu. Di antaranya adalah serat berputar, film dan lembaran membentuk, pipa, tabung, dan profil membentuk, dan kawat dan pelapis kabel. Ini juga merupakan proses yang berkesinambungan stabil, berbeda dengan yang terakhir membentuk tiga metode, yang siklik. Istilah'' cetakan'' pelapisan ditugaskan untuk membentuk metode seperti dip lumpur salju, lapisan moulding, powder coating, dan cetakan rotasi. Semua ini melibatkan pembentukan relatif tebal lapisan baik pada bagian dalam atau permukaan logam luar dari cetakan. Metode selanjutnya adalah membentuk cetakan dan casting, yang terdiri dari semua berbeda cara untuk isian cetakan dengan termoplastik atau polimer termoset. Ini termasuk paling banyak digunakan membentuk operasi injection molding, cetakan transfer, dan kompresi cetakan, serta casting biasa dari monomer atau molekul rendah berat polimer, dan dalam polimerisasi situ.

• Finally, stretch shaping, as implied by the name, involves shaping of preformed polymers

• by stretching. Thermoforming, blow molding, stretch blow molding, and cold forming can

• be classified as secondary shaping operations. The first three are very widely used.• The complex rheological properties of polymeric melts play a dominant role in the• shaping operations. Thus, the introduction of one of the most striking aspects of non-• Newtonian behavior, that of shear-thinning (pseudoplasticity), has been successfully• incorporated into the analysis of melt flow inside polymer processing equipment.• Similarly, by applying the modern sophisticated tools of numerical methods, the• incorporation of the elastic nature of the polymer is being carried out with increasing• success, particularly in stretch shaping.

• Akhirnya, meregangkan membentuk, seperti yang tersirat oleh nama, melibatkan pembentukan polimer preformed oleh peregangan. Thermoforming, blow molding, cetakan stretch blow, dan dingin membentuk dapat diklasifikasikan sebagai operasi membentuk sekunder. Tiga pertama sangat banyak digunakan. Sifat reologi kompleks polimer mencair memainkan peran dominan dalam membentuk operasi. Dengan demikian, pengenalan salah satu aspek yang paling mencolok dari non- Perilaku Newton, yaitu geser pengencer (pseudoplasticity), telah berhasil dimasukkan ke dalam analisis aliran lelehan di dalam peralatan pengolahan polimer. Demikian pula, dengan menerapkan alat-alat canggih modern metode numerik, penggabungan sifat elastis dari polimer sedang dilakukan dengan meningkatkan keberhasilan, khususnya dalam membentuk peregangan.

• As mentioned earlier, during shaping and postshaping operations, a good deal of

• structuring, that is, retained macromolecular orientation and specific morphologies, can

• and is being imparted to the final plastic products. Structuring has long been understood to

• be of very significant technological importance. The detailed understanding of structuring

• requires the ability to quantitatively describe the flow of rheologically complex melts, heat

• transfer, nucleation, and crystallization under stress.Work in this area is now underway, as

• we discuss in the last section of the chapter.

• Seperti disebutkan sebelumnya, selama membentuk dan postshaping operasi, cukup banyak penataan, yaitu, mempertahankan orientasi makromolekul dan morfologi tertentu, dapat dan sedang diberikan kepada produk plastik akhir. Penataan telah lama dipahami menjadi sangat penting teknologi sangat signifikan. Pemahaman rinci penataan membutuhkan kemampuan untuk secara kuantitatif menjelaskan aliran mencair rheologically kompleks, panas transfer, nukleasi, dan kristalisasi bawah stress.Work di daerah ini sekarang berlangsung, sebagaimana kita bahas dalam bagian terakhir dari bab iniUndo edits

• Subsequent to an operation involving solids handling, the polymer must be melted or• heat softened prior to shaping. Often this is the slowest, and hence the rate-determining• step in polymer processing. Severe limitations are imposed on attainable melting rates by• the thermal and physical properties of the polymers, in particular, the low thermal• conductivity and thermal degradation. The former limits the rate of heat transfer, and the• latter places rather low upper bounds on the temperature and time the polymer can be• exposed. On the other hand, beneficial to increasing the rate of melting is the very high• polymer melt viscosity, which renders dominant the role of the viscous energy dissipation• (VED) heat-source term. Plastic energy dissipation (PED) (25,26) arising from the• compressive and shear deformation of compacted polymer solid particulates in twin

rotor• equipment, such as Co-TSEs, is such a powerful heat source that it may result in nearly• instant melting. All these factors emphasize the need to find the best geometrical• configuration for obtaining the highest possible rates of melting, and for determining the• processing equipment needed for rapid and efficient melting.

• Setelah sebuah operasi yang melibatkan penanganan padatan, polimer harus dicairkan atau panas melunak sebelum membentuk. Seringkali ini adalah lambat, dan karenanya tingkat-menentukan langkah dalam pengolahan polimer. Keterbatasan yang parah yang dikenakan pada tingkat leleh dicapai oleh termal dan sifat fisik dari polimer, khususnya, termal rendah konduktivitas dan degradasi termal. Batas-batas mantan laju perpindahan panas, dan tempat yang terakhir batas atas agak rendah pada suhu dan waktu polimer dapat terbuka. Di sisi lain, bermanfaat untuk meningkatkan laju pencairan adalah sangat tinggi viskositas lelehan polimer, yang menjadikan dominan peran energi disipasi viskos (Ved) panas-source panjang. Energi disipasi plastik (PED) (25,26) yang timbul dari tekan dan geser deformasi partikulat polimer padat yang dipadatkan pada rotor kembar peralatan, seperti Co-TSEs, adalah suatu sumber panas yang kuat yang dapat menyebabkan hampir instan mencair. Semua faktor ini menekankan kebutuhan untuk menemukan geometris terbaik konfigurasi untuk memperoleh tingkat tertinggi mencair, dan untuk menentukan peralatan pengolahan yang diperlukan untuk pencairan yang cepat dan efisien.

• The molten polymer must be pumped and pressure must be generated to bring about• shaping—for example, flow through dies or into molds. This elementary step, called• pressurization and pumping, is completely dominated by the rheological properties of• polymeric melts, and profoundly affects the physical design of processing machinery.• Pressurization and melting may be simultaneous, and the two processes do interact with• each other. Moreover, at the same time, the polymer melt is also mixed by the prevailing• laminar flow. Mixing the melt distributively to obtain uniform melt temperature or uniform• composition (when the feed consists of a mixture rather than a single-component• polymer), ‘‘working’’ the polymer for improving properties, and a broad range of mixing• operations involving dispersive mixing of incompatible polymers, breakup of agglomerates,• and fillers—all these belong to the elementary step of ‘‘mixing.’’

• Polimer cair harus dipompa dan tekanan harus dibangkitkan untuk membawa membentuk-misalnya, mengalir melalui mati atau ke dalam cetakan. Langkah dasar, yang disebut bertekanan dan pemompaan, benar-benar didominasi oleh sifat reologi polimer mencair, dan sangat mempengaruhi desain fisik mesin pengolahan. Bertekanan dan lebur mungkin simultan, dan dua proses yang berinteraksi dengan satu sama lain. Selain itu, pada saat yang sama, lelehan polimer juga dicampur dengan yang berlaku laminar aliran. Pencampuran mencair distributively untuk mendapatkan suhu mencair seragam atau seragam komposisi (ketika pakan terdiri dari campuran daripada single-komponen polimer),'' bekerja'' polimer untuk meningkatkan sifat, dan berbagai pencampuran operasi yang melibatkan dispersif pencampuran polimer yang tidak kompatibel, pecahnya aglomerat, dan pengisi-semua milik langkah dasar'' pencampuran.''

• The elementary steps, as well as the shaping operations, are firmly based on the principles

• of transport phenomena, fluid mechanics and heat and mass transfer, polymer melt

• rheology, solid mechanics, and mixing. These principles provide the basic tools for

• quantitatively analyzing polymer processing. Another fundamental input necessary for

• understanding polymer processing is the physics and chemistry of polymers. As we noted

• earlier, final product properties can be immensely improved by structuring.

• Langkah-langkah dasar, serta operasi membentuk, yang tegas berdasarkan prinsip-prinsip fenomena transportasi, mekanika fluida dan perpindahan panas dan massa, polimer mencair reologi, mekanika padat, dan pencampuran. Prinsip-prinsip ini menyediakan alat dasar untuk kuantitatif menganalisis pengolahan polimer. Lain masukan mendasar yang diperlukan untuk pemahaman pengolahan polimer adalah fisika dan kimia polimer. Seperti yang kita ketahui sebelumnya, sifat produk akhir dapat sangat ditingkatkan dengan penataan.Undo edits

• In this chapter we discuss three common and important stretch or extensional flow-based• shaping operations: melt fiber spinning, tubular film blowing, and blow molding. These• operations take place downstream from the die. Another stretch-flow–type shaping• method is thermoforming, which involves deformation of previously shaped polymer• sheets or films into a desired shape. Since the principles of thermoforming are very similar• to those of parison inflation discussed later in this chapter, we do not dwell on this shaping• method.• Fiber spinning is a uniaxial extensional deformation process,which is the principalmethod• ofmanufacturing synthetic fibers for the textile industry. It also provides a good example of

the• enormous significance of ‘‘structuring’’ polymeric chains during shaping for imparting• unique properties to a product. In fact, fiber spinning is the quintessential example of the goal• ofmodern polymer processing as amultidisciplinary activity, better termed ‘‘macromolecular• engineering,’’ whose objective, as discussed in Chapter 1, is: ‘‘to bridge the gap between• science and technology in material processing using modeling and computation of the full• thermomechanical history during formation to quantitatively predict properties’’

• Dalam bab ini kita membahas tiga peregangan umum dan penting atau aliran ekstensional berbasis membentuk operasi: meleleh berputar serat, film tubular bertiup, dan blow molding. ini operasi hilir mengambil tempat dari mati. Lain stretch-aliran-jenis membentuk metode thermoforming, yang melibatkan deformasi polimer sebelumnya berbentuk lembaran atau film menjadi bentuk yang diinginkan. Karena prinsip-prinsip thermoforming sangat mirip kepada mereka dari inflasi parison dibahas kemudian dalam bab ini, kita jangan terpaku pada ini membentuk metode. Serat berputar adalah proses deformasi ekstensional uniaksial, yang principalmethod yang ofmanufacturing serat sintetis untuk industri tekstil. Hal ini juga memberikan contoh yang baik dari besar pentingnya penataan'''' rantai polimer membentuk selama untuk menyampaikan unik properti untuk suatu produk. Bahkan, serat berputar adalah contoh klasik dari tujuan ofmodern pengolahan polimer sebagai kegiatan amultidisciplinary, makromolekul'' lebih baik disebut teknik,'' yang bertujuan, seperti dibahas dalam Bab 1, adalah:'' untuk menjembatani kesenjangan antara ilmu pengetahuan dan teknologi dalam pengolahan bahan menggunakan pemodelan dan perhitungan penuh termomekanis sejarah selama pembentukan untuk memprediksi sifat kuantitatif

• Film blowing and blow molding are shaping operations that produce most plastics• films, bags, and bottles, respectively. Both processes involve two-dimensional

elongational• deformation of the polymer melt. Thermoforming is a versatile, relatively• inexpensive shaping method used extensively for packaging applications, which

also• involves two-dimensional extensional deformation. In all these processes, the

purpose of a• mathematical analysis is to describe the kinematics and dynamics of the process,

to predict• the nature and source of instabilities that are characteristic of these unconfined• deformation processes, and, as just stated, hopefully predict a priori final

properties• based on the thermal and deformational history.

• Film meniup dan blow molding yang membentuk operasi yang memproduksi plastik yang paling film, tas, dan botol, masing-masing. Kedua proses melibatkan dua dimensi elongational deformasi dari polimer mencair. Thermoforming adalah serbaguna, yang relatif murah membentuk metode yang digunakan secara ekstensif untuk aplikasi kemasan, yang juga melibatkan dua dimensi deformasi ekstensional. Dalam semua proses ini, tujuan dari analisis matematika adalah untuk menggambarkan Kinematika dan dinamika proses, untuk memprediksi sifat dan sumber ketidakstabilan yang merupakan ciri khas ini bebas proses deformasi, dan, hanya menyatakan, mudah-mudahan memprediksi sifat apriori akhir berdasarkan sejarah termal dan deformational. 14,1 SERAT SPINNING Sampai umat manusia abad ke-20 terbatas pada alamUndo edits

• The real ‘‘structuring’’ benefit, then, of the stretch blow molding–induced biaxial• deformation is to create the needed degree of crystallinity during the very short stretch• blowing and heat-setting times, which makes the process commercially viable. Finally,• the deformation-induced nonspherulitic crystalline morphology not only increases the• modulus of elasticity, but also the impact strength of the stretch blow molded bottles.• Thus, the structuring achieved during stretch blow molding for plastic materials has• opened up the vast market for bottling pressurized supersaturated carbonated drinks,

atthe expense of both glass and aluminum containers, which have product-appropriate• strength (though glass is brittle and thus breakable) and permeability, but are costlier to• fabricate.• Finally, it is worth mentioning the more recent three-dimensional blow molding in• which a robot arm optimally positions the parison in the mold cavity, to minimize trim-

off,• and to produce complex shapes, such as automotive parts.

• Penataan'' nyata'' manfaat, kemudian, dari pukulan peregangan cetakan diinduksi biaksial deformasi adalah untuk menciptakan derajat kristalinitas diperlukan selama peregangan yang sangat singkat bertiup panas dan penetapan kali, yang membuat proses komersial. akhirnya, morfologi deformasi yang disebabkan kristal nonspherulitic tidak hanya meningkatkan modulus elastisitas, tetapi juga kekuatan dampak dari botol stretch pukulan dibentuk. Dengan demikian, penataan dicapai selama cetakan stretch blow untuk bahan plastik memiliki membuka pasar yang luas untuk pembotolan minuman berkarbonasi jenuh bertekanan, biaya atthe dari kedua kaca dan kontainer aluminium, yang memiliki produk yang sesuai kekuatan (meskipun kaca rapuh sehingga mudah patah) dan permeabilitas, tetapi lebih mahal untuk mengarang. Akhirnya, perlu menyebutkan cetakan tiga dimensi pukulan lebih baru di yang lengan robot secara optimal memposisikan parison dalam rongga cetakan, untuk meminimalkan trim-off, dan untuk menghasilkan bentuk yang kompleks, seperti komponen otomotifUndo edits