pemrosesan plastik mikroseluler …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

7
Pros;d;ng S;mpos;um Nas;onal Polimer V ISSN 1410-8720 PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER POLIPROPILEN DENGAN METODE QUICK HEATING YANG DIMODIFIKASI Sumarno, Siti Mardiyah, Murni Nyaristi dan Auliyah Ariani Jurusan Teknik Kimia, FTI - ITS Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111 ABSTRAK PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER POLIPROPILEN DENEETODE QUICK HEATING YANG DlMODIFIKASI. Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan blowing agent gas nitrogen, menggunakan metode quick heating yang dimodifikasi. Penjenuhan t akukan pada berbagai tekanan dan suhu serta pemanasan pada ~uhu!eleh plastik polipropilen. Kondisi tersebut berada pada kristalinitas minimum dari polipropilen terjenuhkan. f:(ristalinitas polipropilen cenderung naik seiring dengan naiknya tekanan penjenuhan antara 10 MPa sampai dengan 22..MP..apadasut;u penjenuhan tetap 398, 15 K, semen tara densitas bulk-nya cenderung menurun. Prosesfoaming dilakukan pada suhu penjenuhan 398, 15K dengan variasi tekanan dari 10 MPa sampai dengan 22 MPa. memberikan penurunan diameter rata-rata dan densitas sel untuk kenaikan tekanan penjenuhan. Pad a tekanan tetap 18 MPa dan variasi suhu penjenuhan 398,5 K sampai dengan 433, 15 K, belum terjadi pembentukan dan pertumbuhan sel pada kondisi di bawah suhu melting tersebut dan tidak berpengaruh terhadap rasio ekspansi volumenya. Kata kUllci: Foaming, mikroseluler, polipropilen, quick heating ABSTRACT POLYPROPYLENE MICROCELLULAR PLASTIC PROCESS BY MODIFIED QUICK HEATING METHOD. Polypropylene microcellular plastic was studied under batch process using nitrogen as blowing agent and modified quick heating method. Saturation polypropylene done under various saturation pressure and temperature and heated under melting temperature of polypropylene plastic. It's condition cause minimum crystallinity of saturated polypropylene. polypropylene crystallinity increase and bulk density decrease with an increase of saturation pressure between 10-20 MPa at constant saturation temperature 398.15 K. Foaming process under saturation temperature 398.15 K for various saturation preesure 10-20 MPa give result average cell size and cell density decrease with an increase saturation preesure. At constant saturation pressure 18 MPa for various saturation temperature 398.15-433.15 K., polypropylene samples were un foamed and ungrowth. It's condition did not effect to volume expantion ratio. Kata kunci : Foaming, microcellular, polypropylene, quick heating PENDAHULUAN Microcellular foam merupakan plastik berpori yang mempunyai ukuran sell 0 Jlm atau kurang. Adanya pori (gel embung gas) tersebut dapatmengurangidensitasdan menambah volume produkplastik.Bahan inimernilikis1.ruktur sel yang lebih teratur; sifat mekanik, elektrik dan termal yang baik. Sifat-sifat tersebut menyebabkan plastik mikroselular digunakan dalam berbagai keperluan seperti industri automotif,furniture, packaging, mainan, isolasi panas dan suara, alat 270 kesehatan, bahan konstruksi dan wadah makanan. Berbagai macam jenis pJastik yang dapat digunakan dalam proses pengolahan ini, antara lain polyethylene, polypropylene, polystyrene dan poly(ethylene terephthalate). Produksi plastik selular umumnya menggunakan gas atau cairan volatil sebagai blowing agent. Gas yang digunakan untuk membentuk sel disebut sebagai blowing agent. Banyak bahan yang dapat digunakan sebagai

Upload: dinhduong

Post on 24-Feb-2018

246 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Pros;d;ng S;mpos;um Nas;onal Polimer V ISSN 1410-8720

PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULERPOLIPROPILEN DENGAN METODE QUICK HEATING

YANG DIMODIFIKASI

Sumarno, Siti Mardiyah, Murni Nyaristi dan Auliyah ArianiJurusan Teknik Kimia, FTI - ITS

Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

ABSTRAK

PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER POLIPROPILEN DENEETODEQUICK HEATINGYANG DlMODIFIKASI. Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan blowing agentgas nitrogen, menggunakan metode quick heating yang dimodifikasi. Penjenuhan t akukan pada berbagai tekanan

dan suhu serta pemanasan pada ~uhu!eleh plastik polipropilen. Kondisi tersebut berada pada kristalinitas minimum

dari polipropilen terjenuhkan. f:(ristalinitas polipropilen cenderung naik seiring dengan naiknya tekanan penjenuhanantara 10 MPa sampai dengan 22..MP..apadasut;u penjenuhan tetap 398, 15 K, semen tara densitas bulk-nya cenderungmenurun. Prosesfoaming dilakukan pada suhu penjenuhan 398, 15K dengan variasi tekanan dari 10 MPa sampaidengan 22 MPa. memberikan penurunan diameter rata-rata dan densitas sel untuk kenaikan tekanan penjenuhan.Pada tekanan tetap 18 MPa dan variasi suhu penjenuhan 398,5 K sampai dengan 433, 15 K, belum terjadi pembentukandan pertumbuhan sel pada kondisi di bawah suhu melting tersebut dan tidak berpengaruh terhadap rasio ekspansivolumenya.

Kata kUllci: Foaming, mikroseluler, polipropilen, quick heating

ABSTRACT

POLYPROPYLENE MICROCELLULAR PLASTIC PROCESS BY MODIFIED QUICK HEATING

METHOD. Polypropylene microcellular plastic was studied under batch process using nitrogen as blowing agentand modified quick heating method. Saturation polypropylene done under various saturation pressure andtemperature and heated under melting temperature of polypropylene plastic. It's condition cause minimumcrystallinity of saturated polypropylene. polypropylene crystallinity increase and bulk density decrease with anincrease of saturation pressure between 10-20 MPa at constant saturation temperature 398.15 K. Foaming processunder saturation temperature 398.15 K for various saturation preesure 10-20 MPa give result average cell size andcell density decrease with an increase saturation preesure. At constant saturation pressure 18 MPa for varioussaturation temperature 398.15-433.15 K., polypropylene samples were unfoamed and ungrowth. It's condition didnot effect to volume expantion ratio.

Kata kunci : Foaming, microcellular, polypropylene, quick heating

PENDAHULUAN

Microcellular foam merupakan plastikberpori yang mempunyai ukuran sell 0 Jlm ataukurang. Adanya pori (gelembung gas) tersebutdapatmengurangidensitasdan menambah volumeprodukplastik.Bahaninimernilikis1.rukturselyanglebih teratur; sifat mekanik, elektrik dan termalyang baik. Sifat-sifat tersebut menyebabkanplastik mikroselular digunakan dalam berbagaikeperluan seperti industri automotif,furniture,packaging, mainan, isolasi panas dan suara, alat

270

kesehatan, bahan konstruksi dan wadahmakanan. Berbagai macam jenis pJastik yangdapat digunakan dalam proses pengolahan ini,antara lain polyethylene, polypropylene,polystyrene dan poly(ethylene terephthalate).

Produksi plastik selular umumnyamenggunakan gas atau cairan volatil sebagaiblowing agent. Gas yang digunakan untukmembentuk sel disebut sebagai blowing agent.Banyak bahan yang dapat digunakan sebagai

Page 2: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Pemrosesan Plastik Mikroseluler Polipropilen dengan Metode Quick Heating yang Dimodifikasi (Sumarno)

blowing agent, tennasuk karbondioksida (C02),

hydrokarbon dan chlorofluorocarbon (CFC).Syarat utarna untuk blowing agent yang baikadalah tidak bereaksi dengan bahan polimer,mempunyai sifat kelarutan untuk proses yangdilakukan, dan mempunyai titik didih dan vaporpressure yang sesuai. Pada proses konvensionalumumnya digunakan blowing agent

chlorofluorocarbon ---(C~ hidrofluorocarbon(HFC) atau senyaw::Lorgaflik lain yang mudahterbakar seperti benzene. toluene dan aceton.Bahan-bahan tersebut mempunyai dampak yangburuk bagi lingkungan dan kesehatan, penyebabkanker dan bila bahan yang mengandungkomponen halogen sepertiCFC lepaske atmosfer,akan merusak lapisan ozon. Dunia telah sepakatbahwa bahan terse but telah dilarang

penggunaannya sesuai pada Montreal Protocol200 1.Oleh karena itu dikembangkan teknologi

plastik rnikroselular yang menggunakan blowingagent ramah lingkungan dan kesehatan sepertinitrogen (N2) dan karbondioksida (C02),

Telah diteliti pengaruh kristalinitas danmorfologi terhadap strukturfoam plastic highdensity polyethylene (HDPE), polybutylene(PB), polypropylene (PP), dan poly(ethyleneterephthalate) (PET) [4]. Disimpulkan bahwatingginyakristalinitasakan menurunkan kelarutandan difusifitas blowing agent. Strukturfoam yangdihasilkanmerniliki ukurangelembung lebihbesardan tidak seragam. Sato,dkk [16] meneliti

kelarutan blowing agent CO2 dan N2 dalamplastikpolystryrene danpolypropylene. Hasilnyamenunjukkan kelarutan blowing agent dalampolypropylene lebih besar daripadapolystyrene.Hal ini disebabkan oleh struktur kristal

polypropylene lebih teratur dan rapat, sehinggabanyak gas yang mampu bertahan di dalamnya.Pada polystyrene struktur rantainya amorf,sehingga gas mudah berdifusi keluar rantai.

Secara garis besar terdapat tiga tahappembentukan plastik mikroselular. Pertamapembentukan larutan polimer-gas yangdipengaruhi kelarutan gas dalam polimer.Kelarutan tersebut dipengaruhi oleh suhu dantekanan penjenuhan dan kristalinitas polimer.Kedua, nukleasi dan pertumbuhan gelembung sel

yang dipengaruhi oleh kondisi fisik sepertiviskositas, tegangan pennukaan; konsentrasi gasdan kristalinitas polimer. Selain itu kondisisupersaturasi karena proses pemanasan dandekompresi juga berpengaruh. Ketiga,pengontrolan struktur sel untuk mendapatkanstruktur selyang diinginkan. Proses tersebut dapatdipengaruhi oleh suhu pemanasan, waktupemanasan dan pendinginan. Dari tahapan prosestersebut dapat dilihat bahwa kondisi operasimempunyai pengaruh terhadap struktur sel yangdihasilkan.

Konsentrasi gas dalam polimerberpengaruh pada nukleasi dan pertumbuhan sel.Berdasarkan data kelarutan Sato dkk [16]kelarutan nitrogen dalam polipropilen pad atemperatur 473 K lebih besar dari 453 K dankenaikan disebabkan meningkatnya tekanan.Karena suhu dan tekanan berpengaruh padakonsentrasi gas yang juga berpengaruh padanukleasi dan pertumbuhan sel, maka perludiketahuipengaruh tekanan dan suhu penjenuhanterhadap struktur sel yang dihasilkan.

Pemanasan pada proses nukleasi jugamemberi peranan penting untuk mendapatkanstruktur sel yang diinginkan, karena adanyaperbedaan suhu berperan untuk mencapai kondisisupersaturasi.Pemanasan secara langsung setelahdekompresi akan meminimalkan gas yang hilangdan level supersaturasi relatifterjaga. Untuk itumaka digunakan metode quick heating yangdimodifikasi (melanjutkan yang telah dilakukan).

Dari kedua hasil penelitian Ana danBambang [1] serta Deddy dan Hary [7] diketahuibahwa pada suhu 398,15 K kristalinitaspolipropilen mencapai kondisi minimum.Rendahnya kristalinitaspada suhu 398,15 K untukberbagai tekanan tersebut dimungkinkan daerahamorf semakin luas dan kelarutan gas yang tinggi,bisa menurunkan sifat viskoelastik larutan

polimer-gas(viskositasdan tegangan pennukaan).Pada rendahnya energi barrier yang dimilikipolimer untuk nukleasi dan pertumbuhanmemungkinkanfoaming mudah dilakukan.

Pada suhu semakin mendekati titik leleh

(Tm) berarti interaksi antar rantai palimer dengangas nitrogen terlarut semakin besar. Walaupun

271

Page 3: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Pros;d;ng S;mpos;um Nas;onal Polimer V

keteraturan rantai makin besar tetapi sifatviskoelastik larutan polimer-gas bisajadi rendah.Oleh karena itu perlu dikembangkan penelitianfoaming mulai dari suhu dimana kristalinitaspolimer minimum dan naik mendekati titik lelehdengan memfokuskan pad a modifikasi prosespemanasan, yaitu dengan metode quick heatingpada suhu leleh.

METODEPERCOBAAN

Bahan

Polipropilen berbentuk lembaran denganukuran lOx 10mm dan ketebalan 1,3 mm (TypePF 1000 dari PT. Polytam) digunakan dalampenelitian ini. Blowing agent yang digunakan

diperoleh dari N2 dari PT. Samator Gas lndustritanpa dilakukan penyiapan lebih lanjut. Mediapemanas digunakan silicon oil.

Alat

Peralatan yang dipakai pada penelitian inidapat dilihat pada Gambar 1.

Cara Kerja

Proses foaming pada penelitian inidilakukan pemanasan cepat (quick heating).

1. Tabung N22. Filter3. Gas Booster

4. Thermometer digital5. Valve pengaman

_________________________ u - ---~--~--

ISSN 1410-8720

Secara garis besar prosedur penelitian inidigambarkan secara skematik dalam Gambar 1.Sebelum memulai percobaan, memastikan bahwa

semua valve pengaman dan valve tabung N2

dalam keadaan tertutup untuk menghindari

masuknya gas N2 ke dalam peralatan.Memasukkan sam pel polipropilen ke highpressure vessel, kemudian tangki penjenuhan

dimasukkan ke dalam air bath. Gas N2

bertekanan tinggi kemudian dialirkan ke dalamhigh pressure vessel, untuk proses penjenuhansampai tekanan dan suhu tertentu. Setelah waktupenjenuhan tercapai, melakukan dekompresimendadak ke tekanan atmosfer. Setelah

melakukan dekompresi, memanaskan sampelpolimer dengan silicon oil pada 443,15 K.

Pemanasan diakhiri dengan mengalirkan gas N2

ke dalam tangki penjenuhan. Oalam penelitiandilakukan pengukuran suhu dan tekanan didalamtangki penjenuhan. Pengukuran suhu dilakukandengan memasukkan thermocouple ke dalamtangki penjenuhan. Selanjutnya sampel

dik~luarkan dari tangki untuk dikeringkan dankemudian dikarakterisasi. Penentuan densitas

sampelfoam menggunakan metode Bouyancy,mengukur volume ekspansi volume dan untukmengetahui diameter serta densitas sel dilakukanfoto SEM (Scanning Electron Microscope).

6. Barometer

7. Digital Pressure Indicator8. High Pressure Vessel9. Tangki liquid pemanas

Gambar 1. Peralatan pemrosesan plastik mikroseluler.

272

Page 4: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Pemrosesan Plastik Mikroseluler Polipropilen dengan Metode Quick Heating yang Di'f'odifikasi (Sumarno)

Perubahan kristalinitas dilakukan dengan

menaruh sampel pada high pressure vessel,

mengalirkan gas N2 superkritis ke tangkipenjenuhan untuk proses penjenuhan pada suhu398,15 K, tekanan dan waktu penjenuhan

tertentu. Setelah waktu penjenuhan tercapai,dilakukan dekompresi mendadak. Sampel segeradikeluarkan dari tangki dan dianalisis. Analisis

sampel menggunakan Oifraksi X-Ray untukmengetahui derajat kristalinitas.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pcrubahan Kristalinitas

Hasil analisis difraksi X-ray dari

sam pel yang dijenuhkan pad a suhu 398,15 Kdengan gas nitrogen ditunjukkan pada Gambar

2. Pada Gambar 2 diperoleh hasil bahwa derajatkristalinitas cenderung meningkat seiring dengankenaikan tekanan penjenuhan. Hal ini sesuai

dengan yang dijelaskan Sato dkk [17] d:llampenelitian sebelumnya, bahwa semakin tinggi

tekanan penjenuhan akan meningkatkan kelarutanblowing agent ke dalam polimer. Hal ini berartisemakin besar gas nitrogen terlarut dalam polimer.

Gas terlarut menyebabkan peristiwa

berkembangnya polimer. Oi dalamnya terjadiinteraksi antara molekul gas dan rantai polimer

sehingga mengakibatkan mobilitas antar rantaipolimer serriakin besar. Oengan adanya mobilitasantar rantai, struktur kristal akan menuju susunan

yang lebih teratur dan rapat. Sehingga daerah

kristal yang terbentuk semakin luas./ "'--

Perubahan Dcnsitas Bulk

Oari Gambar 3 tampak bahwa densitas

(bulk) material polipropilen cenderung turun seiring

dengan naiknya tekanan penjenuhan. Hal i•.l.idapat

dijelaskan sebagai berikut: perubahanfree volume

dalam pemrosesan plastik mikroseluler pada suhupenjenuhan jauh di bawah suhu meltingnya,

didominasi oleh efek diluent (efek gas terlarut).

Meningkatnya tekanan penjenuhan akanmeningkatkan difusivitas gas ke dalam polimer,

sehingga pengembangan volume plastik (swdling)karena efek diluent semakin besar. Saat proses

dekompressi, selain teIjadi pertumbuhan sel juga

terjadi pembekuan terhadap polimer swelling

kerena pendinginan larutan polimer - gas secaratiba-tiba. Semakin besar tekanan, maka proses

pembekuan ini akan semakin cepat. Sehinggakenaikan tekanan penjenuhan akan

mengakibatkan meningkatnya volume polimerkarena besarnya efek diluent terhadap

pengembangan volume dan juga terjadinyapembekuan polimer secara cepat karena

pendinginan yang meningkat saat prosesdekompresi. Semakin besarnya volume polimerdengan naiknya tekanan penjenuhan, berakibatsemakil1 turunnya densitas (bulk) polimer.

Sedangkan adanya kenaikan densitas plastik padatekanan 10 MPa sampai dengan 12 MPa dengan

dinaikkannya tekanan penjenuhan, kemungkinandisebabkan karena pada kondisi tersebut

viskositas polimer masih terlalu tinggi yangberakibat gas sukar berdifusi ke dalam polimer.

Struktur Foam

Pengaruh Tekanan dengan Metode Quick

Heating

Penelitian dilakukan berbagai tekanan

penjenuhan (10 MPa sampai dengan 22 MPa)

pada suhu penjenuhan tetap 443,15 Kdan diikutidekompresi serta pemanasan secara langsungdengan memanfaatkan kapasitas panas dari tray.

Gambar 4 menunjukkan bahwa hingga tekanan12 MPa meningkatnya tekanan penjenuhan akan

menyebabkan meningkatnya densitas sertadiameter rata-rata sel. Sedangkan kenaikan

tekanan penjenuhan lebih lanjut cenderungmenurunkan densitas dan diameter rata-rata sel.

Matuana,dkk [13] menyatakan ketika larutan

polimer-gas dipanaskan di atas suhu meltingnya,

sel aka.Tlmulai tumbuh sampai semua gas keluar

dari melt polimer. Ukuran sel akhir dihitung dari

banyaknya gas yang digunakan untuk pertumbuhan

sel palin'g akhir. Karena pemisahan gas danpolimer secara termodinamik merupakankeadaan yang stabil, maka gas yang berdifusi kedalam sel cenderung berdifusi keluar ketika proses

dekompresi larutan polimer-gas. Kecepatan difusikeluar gas dari dalam polimer tergantung daribesarnya viskositas polimer. Pada tekanan

penjenuhan 10 MPa sampai dengan 12 MPa,

273

Page 5: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

viskositas polimer ma~ih tinggi sehingga dapatmenahan laju difusi keluar gas dari dalam polimer.Oleh sebab itujumlah gas yang tersedia untukpertumbuhan sel cukup besar. Hal inimengakibatkan diameter rata - rata sel meningkatseiring dengan naiknya tekanan penjenuhan.Sedangkan terjadinya kenaikan densitas sel

seiring dengan naiknya diameter sel, disebabkantidak adanya unifikasi sel selama proses

pertumbuhan sel.

Foaming pada suhu tinggi akan

mengakibatkan perubahan morfologi sel. Padatekanan di atas 12 MPa, viskositas polimer mulai

menurun. Turunnya viskositas larutan

menyebabkan plastik tidak dapat lagi menahan

gas yang tcrlarut di dalamnya sehingga gas yangdigunakan untuk pertun1buhan dan perkembangansel cenderung berdifusi keluar polimcr akibatnya

plastik mengalami penyusutan (shrinking).Adanya penyusutan (shrinking) ini dibuktikandengan terjadinya penurunan rasio ekspansi

volume pada tekanan di atas 12 MPa, seperti yang

terlihat pada Gambar 5.Pengaruh morfologi struktur foam

polipropilen karena tekanan penjenuhan inijugadapat dilihat pada Gambar 4. Dari gambar tersebut

dapat dilihat bahwa pad a tekanan penjenuhan12 MPa diameter rata-rata serta densitas sel yangdihasilkan lebih besar dibandingkan dengan yang

lainnya. Pada Gambar 6 dapat dilihat plastik

foaming yang dihasilkan, pada tekanan 22 Mpasel tidak terbentuk dikarenakan tekanan yang

tinggi menyebabkan semua gas keluar pada saatdekompresi dan tidak ada yang dapat digunakan

untuk pertumbuhan sel.

Pcngaruh Suhu Penjenuhan dengan Metode QuickHeatingyang Dimodifikasi

Pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa sel

belum terbentuk pad a suhu penjenuhan antara

403,15 K sampai dengan 433,15 K. Hal ini

disebabkan pada kondisi tersebut viskositas dan

tcgangan permukaan larutan polimer - gasmeningkat seiring dengan meningkatnya suhu

penjenuhan. Hal ini sejalan dengan hasil yang

didapatkan oleh Ana dan Bambang [1]. Coltondkk [6] dalam penelitiannya menyatakan ada

beberapa kesulitan dalam pemrosesan plastik

274

ISSN 1410-8720

polipropilen berkristal yaitu : rendahnya kelanrtan

gas pada daerah berkristal, perlunya kondisioperasi yang mendckati suhu melting dan adanyastruktur kristal.

Adanya gas nitrogen yang terlarut dalam

polimer akan mempengaruhi sifat-sifat fisik darisistem polimer-gas, seperti viskositas, densitas dan

tegangan permukaan. Perubahan fisik polimer

tidak hanya dipengaruhi gas terlarut tetapijugadipengaruhi oleh tingginya suhu operasi. Naiknyasuhu penjenuhan menyebabkan naiknya kelarutan

blowing agent nitrogen dalam polimer.Peningkatan kelarutan nitrogen dan naiknya suhu

akan menurunkan viskositas. sehingga kecepatannukleasi dan pertw11buhan sel meningkat.

Pada Gambar 8 kcnaikan suhu penjenuhan

antara 403.15 K sampai dengan 443.15 K padatekanan penjenuhan 18 MPa tidak berpengaruh

terhadap rasio ekspansi volume yang dihasilkan.

Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Oedy danHary [7] diketahui bahwa kristalinitas polimerdi

daerah ini (403,15 K dampai dengan 443,15 K)

frleningkat .seiring dengan naiknya suhupenjenuhan dan baru mengaJarni penurunan setelah

melewati suhu melting, Hal ini menyebabkan

proses nukleasi sulit terjadi karena gas sulitberpenetrasi ke dalam polimer. Proses modifikasi

pemanasan yang dilakukan melewati suhumeltingnya (443,15 K) belum cukup mampu

mengubah properti fisik polimer terutama tegangan

permukaan dan tingginya kristalinita<; polimer.

Pengaruh Tekanan Penjenuhan dengan MetodeQuick Heating yang Dimodifikasi

Sampel polipropilen dijenuhkan dengan

memvariasi tekanan penjenuhan antara 10 MPa

san1pai dengan 22 MPa. Gambar 9 menunjukkanbahwa diameter rata-rata dan densitas sel

cendemng turun dengan naiknya tekananpenjenuhan. Pada pemrosesan plastik dengan

menggunakan metode quick heating yang

dimodifikasi ini, sam pel polimer mula-mula

dijenuhkan dengan suhu penjenuhan jauh dari suhulelehnya. Setelah dekompresi, sampe1 polimer

baru dipanaskan melewati suhu lelehnya agarmemungkinkan terjadi pertumbuhan sel. Jarak

waktu antara dekompresi dengan pemanasan

sampel polimer kurang lebih 10 detik. Selama

Page 6: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Pemrosesan Plastik Mikroseluler Polipropilen dengan Metode Quick Heating yang Dimodifikasi (Sumarno)

waktu tersebutteJjadi difusi gas keluardari sampelpolimer karena perbedaan konsentrasi gas didalamsampel dengan lingkungansekitamyaakibatefek dekompresi. K.arenajarak waktu yang cukuplama antara dekompresi dengan pemanasan,maka jumlah gas yang terdifusi ke luar sampelpolimer cukup banyak. Dengan demikian,jumlahgasyangtersedia untuk nukleasi dan pertumbuhansel semakin kedl sehingga akan memperlambatnukleasi sel dan memperkecil ukuran sel.Di samping itu kristalinitas polimer di daerahini semakin tinggi, sehingga gas sulit berpenetrasike dalam polimer. Akibatnya jumlah gasyang digunakan untuk nukleasi semakinberkurang. Hal ini juga sesuai dengan hasilperhitungan rasio ekspansi volume yangditunjukkan pada Gambar 10, dim anameningkatnya tekanan penjenuhan menurunkanrasio ekspansi volume.

Pada Gambar 11 dapat dilihat bahwa se1belum terbentuk pada tekanan penjenuhan antara18 MPa sampai dengan 22 MPa. Hal inidisebabkan pada kondisi terse but krista1initaspolimersemakin tinggi sehinggagas sulitberdifusidan disebabkan karena semua gas sudah terdifusikeluar dari sampel polimer.

KESIMPULAN

Dad penelitian yang telah dilakukan,dapat diambil kesimpulan bahwa tekananpenjenuhan mempengaruhi kristalinitas dandensitas bulk polipropilen. Dengan metodequick heating (autofoaming), tekananpenjenuhan mempengaruhi desnitas sel dandiameter sel, pada tekanan tinggi tidak dapatterbentuk karena gas telah berdifusi keluar akibat .viskositas polimer rendah. Dengan metode quickheating yang dimodifikasi, sel tidak terbentukpada kenaikan suhu penjenuhan hingga suhumelting. Pada kondisi terse but kristalinitaspolimer meningkat dan proses modifikasipemanasan yang dilakukan melewati suhumeltingnya belum cukup mampu mengubahproperti fisik polimer terutama teganganpermukaan dan tingginya kristalinitas polimer.Perubahan tekanan penjenuhan mempengaruhistruktur foam yang dihasilkan. Pada tekanan

18 MPa sampai dengan 22 MPa tidak terbentuksel hal ini dikarenakan semua gas sudah terdifusikeluar dari sampel polimer.

DAFfARPUSTAKA

[1]. ANA DAN BAMBANG ,PerubahanKristalinitas karena Nitrogen Terlarut danEfeknya terhadap Struktur Foam padaPemrosesan Plastik Mikroseluler

Polipropilen, Skripsi, Teknik Kimia, ITS,(2004 )

[2]. BALDWIN D.F.,TATE D.E.,PARKC.B.,CHA S.W., NAM. P. SUH,Microcellular Plastics ProcessingTechnology (1), J. Japan. Proc., 6 (3),(1994) 187-194

[3]. BALDWIN D.F.,TATE D.E.,PARKC.B.,CHA S. W., NAM. P. SUH,Microcellular Plastics ProcessingTechnology (2), J. Japan. Proc., 6 (4),(1994) 245-256

[4]. BALWIN D. F. DAN SUH N. P.,Microsellular Poly(ethylene Terephthalate)and Cristallizable Poly(EthyleneTerephthalate): Characterization of ProcessVariables, ANTEC (1992) 1503-1507

[5]. BERENS A.R., HUVARD o.S.,KORSMEYER R. W., and KUNIG F. W.,Aplication of Compressed Carbon Dioxidein the Incorporation of Additives intoPolymers, Journal of Apllied PolymerScience, 46, (1992) 231-2424

[6]. COLTON J.S. and SUH N.P, TheNucleation of Micro cellular ThermoplasticFoam with Additive: Part I : Theoretical

Considerations, Polym. Eng. Sci., 27 (7)(1987) 485

[7]. DEDDY dan HARY, Pengaruh PerubahanKristalinitas Karena Temperatur danNitrogen Terlarut Terhadap Struktur SelPada Pemrosesan Polipropilen Mikroseluler,Skripsi, Teknik Kimia, ITS, (2004)

[8]. HENDRAB,RIKA YS, YENIR,PengaruhPerubahan Kristalinitas karena Teamperaturdan Gas Terlarut terhadap Struktur Sel padaPemrosesan Polipropilen Mikroseluler,Teknik Kimia, ITS, (2003)

275

Page 7: PEMROSESAN PLASTIK MIKROSELULER …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Kimia/Polimer-V2005... · Plastik mikroseluler polipropilen diteliti pada proses atch' enggunakan

Prosiding Simposium Nasional Polimer V

[9]. KUMAR Y., WELLERJ. E., A model forThe Unfoamed Skin on Microcellular

Foams, Polym. Eng. Sci., 34 (3), (1994)[lO].KUMAR V., SUH N.P., A Process for

Making Microcellular Thermoplastic Part,Polym. Eng. And Sci., 30 (20), (1990)1323

[II]. MALCOM P. STEVENS, di Indonesiakanoleh Dr. Ir. lis Sopyan, M.Eng., KimiaPolimer, Pradnya Paramita, Jakarta, (200 I)

[12].MARTINIJ., WALDMAN F., SUHN.P.,In Proceeding of The SPE ANTEC, May(1982) 674

[I 3].LAURENT M. MATUANA, Processingand Cell Morphology Relationship forMicrocellular Foamed PVC/Wood-Fiber

Composites. Polym. Eng. Sci., 37 (7),(1997) 1141

[14].NISSA' dan SAFITRI, Pemrosesan Plastik

Mikroselular dengan Fluida SuperkritispadaTekanan Mendekati Kritisuntuk PlastikNon

Kristal dan Semikristal, Skripsi, TeknikKimia, ITS, (2002)

[15].PARK C.B., DOROUDIANI S.,KORTSCHOT M.T., Effect of The

Crystallinity and Morphology on TheMicrocellular Foam Structure of

Semicrystalline Polymer, Polym. Eng. Sci.,36 (21), (1996)

[16].RAMESH N.S, RASMUSSEN D.H.,

CAMPBELL G.A., Polym Eng Sci, 31,(1991) 1657

[17].SATOY,FUJIWARAK., TAKIKAWA T.,SUMARNO, T AKISHIMA S.,MASUOKA H., Solubilities and DiffusionCoefficients of Carbon Dioxide and

Nitrogen in Polypropylene, High- DensityPolyethylene, and Polystyrene Under HighPressures and Temperatures, Fluida PhaseEquilibria 162, (1999) 261-276

276

ISSN 14/0-8710