Patah sederhana didefinisikan sebagai pemisahan sebuah bahan menjadi dua atau lebih potongan sebagai respon dari tegangan static yang bekerja dan pada temperatur
yang relative rendah terhadap temperatur cairnya. Dua model patah yang mungkin terjadi pada bahan teknik adalah patah liat ductile fracture dan patah getas brittle
fracture . Klasifikasi ini didasarkan pada kemampuan bahan mengalami deformasi
plastik. Bahan liat ductile memperlihatkan deformasi plastic dengan menyerap energi yang besar sebelum patah. Sebaliknya, patah getas hanya memeperlihatkan deformasi
plastik yang kecil atau bahkan tidak ada. Setiap proses perpatahan meliputi dua tahap yaitu pembentukan dan perambatan sebagai respon terhadap tegangan yang diterapkan.
Jenis perpatahan sangat tergantung pada mekanisme perambatan retak Callister, 2007.
2.3 Pemanfaatan Polimer
Banyak polimer yang telah dikenal dan secara umum digunakan dalam kehidupan sehari- hari
id.wikipedia.org
polimer, 2011
yaitu : 1
Polyethylene PE Biasanya digunakan untuk pembungkus makanan, kantung plastik, ember dan
sebagainya.
2 Polypropylene PP
Biasanya digunakan untuk membuat karung, tali, botol dan sebagainya. 3
Teflon Teflon atau politetrafluoroetilena memiliki sifat yang tahan terhadap bahan kimia
dan panas, sehingga seringkali digunakan untuk pelapis tangki atau panci anti lengket
4 PVC
PVC polivinilklorida biasanya digunakan untuk membuat pipa, selang, kabel optik dan sebagainya
Universitas Sumatera Utara
a b
Gambar 2.6 a Pipa PVC b Kabel Optik
5 Akrilat flexiglass
Beberapa polimer dibuat dari asam akrilat sebagai monomernya. Polimetilmetakrilat atau flexiglass merupakan plastik bening, keras tetapi ringan.
Polimer jenis ini banyak digunakan untuk kaca jendela pesawat terbang dan mobil. 6
Bakelit Bakelit banyak digunakan untuk alat-alat listrik.
7 Polyester
Poliester dibentuk dari monomer-monomer ester. Salah satu contoh polimer ini adalah dakron. Dakron digunakan sebagai serat tekstil. Selain dakron dikenal pula
Mylar , yang digunakan sebagai pita perekam magnetik
8 Polyurethanes
Polyurethanes banyak digunakan untuk produk-produk yang terbuat dari foam,
serat, dan yang digunakan untuk elastomer dan pelapis coating. Aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari misalnya untuk pembuatan wadah dari foam, untuk
industri garmen, untuk aplikasi bahan bangunan dan sebagainya. 9
Karet alam dan karet sintetis Karet diperoleh dari getah pohon karet lateks. Karet alam merupakan polimer
isoprena. Karet sintetis terdiri dari beberapa macam, misalnya polibutadiena, polikloroprena dan polistirena. Karet sintetis yang telah banyak dikenal yaitu SBR.
SBR terdiri dari monomer stirena dan 1,3-butadiena, banyak digunakan untuk pembuatan ban mobil.
2.4 Bahan Baku Polyvinil Chlorida PVC
PVC ditemukan secara tidak sengaja oleh Henri Victor
Regnault pada tahun
1835 dan
Eugen Baumann di tahun
1872 . Di awal abad ke 20, ahli kimia Rusia,
Ivan Ostromislensky
dan Fritz Klatte
dari perusahaan kimia Jerman
Griesheim-Elektron mencoba menetapkan penggunaan PVC sebagai produk komersial. Tetapi, kesulitan
pengkakuan bahan menghalangi usaha mereka. Di tahun 1926, Waldo Semon
dan
Universitas Sumatera Utara
perusahaan B. F. Goodrich
mengembangkan metode menjadikan PVC benar-benar plastik dengan menambahkan berbagai bahan tambahan. Hasilnya, PVC menjadi lebih
fleksibel dan lebih mudah diproses yang lalu mencapai penggunaan secara luas. Polivinil klorida
IUPAC : Polikloroetanadiol,
biasa disingkat PVC, adalah polimer termoplastik
urutan ketiga dalam hal jumlah pemakaian di dunia, setelah polietilena
dan polipropilena
. Di seluruh dunia, lebih dari 50 PVC yang diproduksi dipakai dalam konstruksi. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan
mudah dirangkai. PVC bisa dibuat lebih elastis dan fleksibel dengan menambahkan plasticizer
, umumnya ftalat
. PVC yang fleksibel umumnya dipakai sebagai bahan pakaian, perpipaan, atap, dan insulasi kabel listrik.
Tepung putih dengan masa jenis 1,4 ini, baik dalam ketahanan air, ketahanan asam dan ketahanan alkali, tidak bersifat racun dan tidak menyala, isolasi listriknya baik dan
tahan terhadap banyak larutan. Melunak pada suhu 65-68
o
C dan plastis pada suhu 120- 150
o
C. Mencair pada atau diatas suhu 170
o
C dan terurai memberikan asam klorida pada atau di atas suhu 190
o
C. Temperatur yang cocok untuk pengolahan adalah 150-180
o
C, perlu diperhatikan Surdia, Tata 2005. Akan tetapi sifat-sifat tersebut dapat berubah
tergantung pada sistem produksi yang menyangkut keteraturan stereo pada polimer dan derajat polimerisasinya, oleh karena itu perlu dipilih bahan yang cocok untuk memenuhi
keperluan. Derajat polimerisasi yang tinggi dari bahan memberikan sifat mekanik yang baik, tetapi temperatur proses tinggi dan sempit daerahnya. Kalau derajat polimerisasi
rendah, maka sebaliknya sifat-sifat mekaniknya menjadi buruk, tetapi pemrosesanya mudah dan bersifat lebih rekat.
Proses produksi yang dipakai pada umumnya adalah polimerisasi suspensi
. Pada proses ini, monomer vinil klorida dan air diintroduksi ke reaktor polimerisasi dan
inisiator polimerisasi, bersama bahan kimia tambahan untuk menginisiasi reaksi. Kandungan pada wadah reaksi terus-menerus dicampur untuk mempertahankan
suspensi dan memastikan keseragaman ukuran partikel resin PVC. Reaksinya adalah eksotermik
, dan membutuhkan mekanisme pendinginan untuk mempertahankan reaktor pada temperatur yang dibutuhkan. Karena volume berkontraksi selama reaksi PVC
lebih padat dari pada monomer vinil klorida, air secara kontinu ditambah ke campuran untuk mempertahankan suspensi.
Universitas Sumatera Utara
Ketika reaksi sudah selesai, hasilnya, cairan PVC, harus dipisahkan dari kelebihan monomer vinil klorida yang akan dipakai lagi untuk reaksi berikutnya. Lalu
cairan PVC yang sudah jadi akan disentrifugasi untuk memisahkan kelebihan air. Cairan lalu dikeringkan dengan udara panas dan dihasilkan butiran PVC. Pada operasi normal,
kelebihan monomer vinil klorida pada PVC hanya sebesar kurang dari 1 PPM
. Proses produksi lainnya, seperti suspensi mikro dan polimerisasi emulsi,
menghasilkan PVC dengan butiran yang berukuran lebih kecil, dengan sedikit perbedaan sifat dan juga perbedaan aplikasinya. Produk proses polimerisasi adalah PVC
murni. Sebelum PVC menjadi produk akhir, biasanya membutuhkan konversi dengan menambahkan
heat stabilizer ,
UV stabilizer ,
pelumas , plasticizer, bahan penolong
proses, pengatur termal, pengisi, bahan penahan api, biosida
, bahan pengembang, dan pigmen pilihan.
Karena bahan ini mempunyai kekuatan impak yang tidak begitu tinggi, maka bahan polimer lain seperti resin ABS, karet nitril, polietilen diklorkan, dsb ditambahkan 6-10
bagian, diaduk dan dikopolimerisasi agar sifatnya menjadi lebih baik . Karen bahan ini sangat buruk dalam kestabilanya terhadap panas dan cahaya UV, maka dipakai bahan
penyetabil tertentu, yaitu campuran dari timbal anorganik, sabun logam dan seyawa tanah organik. Poengaruh bahan penyetabil sangat tergantug pada bahan pemelastik
yang dipakai. Cara pembuatan yang utama adalah pengkalenderan dan ekstrusi. Kedua bahan
yang kaku dan lunak dapat dipergunakan. Pada pengekstrusian, bahan dipanaskan dalam 3-4 tahap dimulai dari 120-140
o
C sampai 140-160
o
C, 160-190
o
C dan ditahan pada temperatur tertinggi tepat pada waktu mencapai cetakan.
PVC mempunyai isolasi listrik yang baik dan daya rekat yang baik denga logam- logam, cocok dipakai sebagai isolasi untuk kabel listrik setelah dicampur dengan
alkifenol. Bahan ini memiliki sifat baik dalam tahanan terhadap panas, air, minyak, bahan kimia dan abrasi, dan sukar terdegradasi denga meningkatnya temperatur.
Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi berbagai produk akhir adalah pembuatan compoundadonan compounding. Compound
adalah resin PVC yang telah dicampur dengan berbagai aditif yang masing-masing memiliki fungsi tertentu, sehingga siap untuk diproses menjadi produk jadi dengan sifat-
sifat yang diinginkan. Sifat-sifat yang dituju meliputi warna, kefleksibelan bahan,
Universitas Sumatera Utara
ketahanan terhadap sinar ultra violet bahan polimerplastik cenderung rusak jika terpapar oleh sinar ultra violet yang terdapat pada cahaya matahari, kekuatan mekanik
transparansi, dan lain-lain. PVC dapat direkayasa hingga bersifat keras untuk aplikasi- aplikasi seperti pipa dan botol plastik, lentur dan tahan gesek seperti pada produk sol
sepatu, hingga bersifat fleksibellentur dan relatif tipis seperti aplikasi untuk wall paper dan kulit imitasi. PVC dapat juga direkayasa sehingga tahan panas dan tahan cuaca
untuk penggunaan di alam terbuka. Dengan segala keluwesannya, PVC cocok untuk jenis produk yang nyaris tak terbatas dan setiap compound PVC dibuat untuk memenuhi
kriteria suatu produk akhir tertentu. Compound PVC kemudian dapat diproses dengan berbagai cara untuk memenuhi
ratusan jenis penggunaan yang berbeda, misalnya:
1
PVC dapat diekstrusi, artinya dipanaskan dan dialirkan melalui suatu cetakan berbagai bentuk, sehingga dihasilkan produk memanjang yang profilnya mengikuti
bentuk cerakan tersebut, misalnya produk pipa, kabel dan lain-lain.
2
PVC juga dapat di lelehkan dan disuntikkan cetak-injeksi ke dalam suatu ruang cetakan tiga dimensi untuk menghasilkan produk seperti botol, dash board, housing
bagi produk-produk elektronik seperti TV, computer, monitor dll.
3
Proses kalendering menghasilkan produk berupa film dan lembaran dengan berbagai tingkat ketebalan, biasanya dipakai untuk produk alas lantai, wall paper ,
dll.
4
Dalam teknik cetak-tiup blow molding, lelehan PVC ditiup di dalam suatu cetakan sehingga membentuk produk botol, misalnya.
5
Resin PVC yang terdispersi dalam larutan juga dapat digunakan sebagai bahan pelapiscoating, misalnya untuk lapisan bawah karpet dll.
Secara umum proses pembuatan PVC mulai dari bahan baku, pembentukan monomer, proses polimerisasi, PVC compounding hingga menjadi sebuah produk akhir
dapat dilihar pada Gambar 2.7 sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Diagram Alir Dari Proses Pembuatan Resin PVC Secara Keseluruhan
sumber : Life Cycle Assesment PVC, European Commission 2004
2.5 Bahan Tambahan
