POLIESTER
Poliester adalah suatu kategori polimer yang mengandung gugus fungsional ester dalam rantai utamanya. Meski
terdapat banyak sekali poliester, istilah "poliester" merupakan
sebagai sebuah bahan yang spesifik lebih sering merujuk pada polietilena tereftalat (PET). Poliester termasuk zat kimia
yang alami, seperti yang kutin dari kulit ari tumbuhan, maupun zat kimia
sintetis seperti polikarbonat dan polibutirat.
Dapat
diproduksi dalam berbagai bentuk seperti lembaran dan bentuk 3 dimensi,
poliester sebagai termoplastik bisa berubah bentuk sehabis dipanaskan. Walau
mudah terbakar di suhu tinggi, poliester cenderung berkerut menjauhi api dan
memadamkan diri sendiri saat terjadi pembakaran. Serat poliester mempunyai
kekuatan yang tinggi dan E-modulus serta penyerapan air yang rendah dan
pengerutan yang minimal bila dibandingkan dengan serat industri yang lain.
Kain
poliester tertenun digunakan dalam pakaian konsumen dan perlengkapan rumah
seperti seprei ranjang, penutup tempat tidur, tirai dan korden. Poliester
industri digunakan dalam pengutan ban, tali, kain buat sabuk mesin pengantar
(konveyor), sabuk pengaman, kain berlapis dan penguatan plastik dengan tingkat
penyerapan energi yang tinggi. Fiber fill dari poliester digunakan pula untuk
mengisi bantal dan selimut penghangat.
Kain
dari poliester disebut-sebut terasa “tak alami” bila dibandingkan dengan kain
tenunan yang sama dari serat alami (misalnya kapas dalam penggunaan tekstil). Namun
kain poliester memiliki beberapa kelebihan seperti peningkatan ketahanan dari
pengerutan. Akibatnya, serat poliester kadang-kadang dipintal bersama-sama
dengan serat alami untuk menghasilkan baju dengan sifat-sifat gabungan.
Foto baju
dari poliester yang diambil dari dekat
Poliester
juga digunakan untuk membuat botol, film, tarpaulin, kano, tampilan kristal
cair, hologram, penyaring, saput (film) dielektrik untuk kondensator, penyekat saput buat kabel dan pita
penyekat.
Poliester
kristalin cair merupakan salah satu polimer kristalin cair yang digunakan
industri yang pertama dan digunakan karena sifat mekanis dan ketahanan terhadap
panasnya. Kelebihan itu penting dalam penggunaannya sebagai segel mampu kikis
dalam mesin jet.
Poliester
keraspanas (thermosetting) digunakan sebagai bahan pengecoran, dan resin poliester chemosetting
digunakan sebagai resin pelapis kaca serat dan dempul badan mobil yang non
logam. Poliester tak jenuh yang diperkuat kaca serat banyak digunakan dalam
bagian badan dari kapal pesiar serta mobil.
Poliester
digunakan pula secara luas sebagai penghalus (finish) pada produk kayu
berkualitas tinggi seperti gitar, piano, dan bagian dalam kendaraan /
perahu pesiar. Perusahaan Burns London, Rolls-Royce, dan Sunseeker merupakan segelinter
perusahaan yang memakai poliester untuk memperhalus produk-produk mereka.
Sifat-sifat tiksotropi dari poliester yang bisa dipakai sebagai semprotan
membuatnya ideal untuk digunakan pada kayu gelondongan bijian-terbuka, sebab
mampu mengisi biji kayu dengan cepat, dengan ketebalan saput yang terbentuk
dengan kuat per lapisan. Poliester yang diawetkan bisa diampelas dan dipoleskan
ke produk akhir.
Sifat-sifat serat poliester
Sifat mekanis
Penyerapan
energi plastik yang diperkuat dengan serat kimia (uji benturan, pelentukan, dan
tarik) Investigasi atas persyaratan praktis untuk mengukur penyerapan energi
dari bahan-bahan gabungan (komposit), dan pengembangan metode yang cocok untuk
melaksanakan pengukuran tersebut. Sejumlah metode uji dinamis untuk mengukur
penyerapan energi dari berbagai lapisan, termasuk uji benturan pelentukan, uji
benturan berulang-ulang, uji benturan tarikan, dan uji tumbukan pembengkokan.
Didiskusikan pula ujian benturan pada lempengan berlapis. Penekanan khusus
ditempatkan pada studi pada berbagai komposit yang diperkuat dengan sebuah
serat kimia. Tak dapat dipungkiri bahwa ada hubungan antara penyerapan energi
statis yang semu dari berbagai serat dan penyerapan energi dinamisnya komposit.
Komposit berpoliester komersial dan serat poliamida memiliki penyerapan energi
yang tertinggi, dimana piranti pengujian memiliki efek yang signifikan.
Sifat kimiawi
Poliester
tidak diketahui memiliki sifat kimiawi.
Industri poliester
Dasar-Dasar
Poliester
merupakan salah satu polimer sintetis yang terbuat Purified Terephtalic Acid
(PTA) atau dimetil ester dimethyl terephthalate (DMT) dan Mono Etilena Glikol
(MEG). Dengan pangsa pasar sebesar 18% dari semua bahan plastik yang
diproduksi, poliester berada di urutan ketiga setelah polietilena (33.5%) dan
polipropilena (19,5%).
Bahan-bahan
mentah utamanya adalah sebagai berikut:
- Purified Terephthalic Acid – PTA – CAS-No.: 100-21-0
Sinonim: 1,4 Dibenzenedicarboxylic
acid,
Sum formula; C6H4(COOH)2 , berat
mol: 166,13
- Dimethylterephthalate – DMT- CAS-No: 120-61-6
Sinonim: 1,4 Dibenzenedicarboxylic
acid dimethyl ester
Sum formula C6H4(COOCH3)2 , berat
mol: 194,19
- Mono Etilena Glikol – MEG – CAS No.: 107-21-1
Sinonim: 1,2 Ethanediol
Sum formula: C2H6O2 , berat mol:
62,07
Lebih
banyak informasi mengenai berbagai bahan mentah poliester bisa ditemukan untuk
PTA [1],DMT [2] dan MEG [3], di laman web INCHEM "Chemical
Safety Information from Intergovernmental Organizations".
Dibutuhkan
katalis untuk menghasilkan sebuah polimer dengan berat molekul yang tinggi.
Katalis yang paling umum dipakai adalah antimon trioksida (atau antimon tri
asetat):
Antimon
trioksida – ATO – CAS-No.: 1309-64-4 Sinonim: tak ada, berat mol: 291,51
Sum formula: Sb2O3
Pada
2008, sekitar 10 000 t Sb2O3 digunakan untuk memproduksi sekitar 49 Mio t
polietilena tereftalat.
Poliester
dideskripsikan sebagai berikut:
Polyetilena
Tereftalat CAS-No.: 25038-59-9 Sinonim / singkatan: poliester, PET, PES Sum Formula:
H-[C10H8O4]-n=60-120 OH, berat unit mol: 192,17
Ada
beberapa alasan pentingnya PTA:
- Relatif mudah diaksesnya berbagai bahan mentah PTA atau DMT dan MEG
- Proses kimianya sintesis poliester yang mudah dijelaskan dan sangat mudah dipahami
- Rendahnya tingkat toksisitas semua bahan mentah serta produk sampingan selama produksi dan pengolahan
- PET bisa diproduksi dalam sebuah simpal (gelung) tertutup pada emisi yang rendah ke lingkungan
- Bisa didaur ulang
- Banyaknya varian produk antara dan final yang terbuat dari poliester
Dalam
tabel 1: produksi poliester sedunia untuk poliester tekstil, resin poliester botol, poliester
saput (film) yang terutama sekali untuk pengepakan dan poliester khusus buat
plastik mesin. Berdasarkan tabel ini, produksi poliester dunia melebihi 50 juta
ton tiap tahun sebelum tahun 2010.
Tabel
1: Produksi poliester dunia
Pangsa pasar per tahun
|
||
Jenis
Produk
|
2002
[Mio t/a]
|
2008
[Mio t/a]
|
Tekstil
-PET
|
20
|
39
|
Resin,
Botol/A-PET
|
9
|
16
|
Film-PET
|
1.2
|
1.5
|
Poliester
Spesial
|
1
|
2.5
|
TOTAL
|
31.2
|
49
|
Produsen bahan mentah
Kebanyakan
bahan mentah PTA, DMT, dan MEG diproduksi perusahaan kimia besar yang
kadang-kadang diintegrasikan ke penyulingan minyak mentah dimana p-xilena
merupakan bahan dasar untuk menghasilkan PTA dan elpiji merupakan bahan dasar memproduksi
MEG.
BP,
Reliance, Sinopec, SK-Chemicals, Mitsui, dan Eastman Chemicals merupakan contoh
dari sekian banyak produsen PTA. Produksi MEG ada dalam genggaman sekitar 10
pemain global yang dipimpin oleh MEGlobal a JV of DOW dan PIC Kuweit diikuti
oleh Sabic.
Berikut
ini adalah nama-nama produsen poliester terbesar:
Artenius,
Advansa, DAK, DuPont, Eastman/Voridian, Hyosung, Huvis, Indorama, Invista,
Jiangsu Hengli Chemical Fiber, Jiangsu Sanfangxian Industry, M&G Group,
Mitsui, Mitsubishi, NanYa Plastics, Reichhold, Reliance, Rongsheng, Sabic,
Teijin, Toray, Trevira, Tuntex, Wellman, Yizheng Sinopec, Zhejiang Hengi
Polymerization.
Di
China terdapat lebih dari 500 pabrik poliester, tak heran bila setengah
produksi poliester dunia berasal dari negara tirai bambu itu. Informasi lebih
lanjut mengenai poliester di China bisa ditemukan di situs China Chemical Fiber
Economic Information Network [4].
Pengolahan poliester
Sesudah
tahap pertama produksi polimer dalam fase leleh, arus produk terbagi menjadi
dua bidang aplikasi yang berbeda yakni aplikasi tekstil dan aplikasi
pengepakan. Dalam tabel 2, terdapat daftar berbagai penerapan (aplikasi) utama
poliester pengepakan dan tekstil.
Tabel
2: Daftar penerapan poliester pengepakan dan tekstil
POLIMER BERBASIS-POLIESTER (LELEH atau BUTIRAN)
|
|
Pengepakan
|
|
Serat
stapel (PSF)
|
Botol
untuk CSD, Air, Bir, Jus, Deterjen
|
Filamen
POY, DTY, FDY
|
A-PET
Film
|
Benang
teknis dan kawat ban
|
Thermoforming
|
Tak
tertenun dan spunbond
|
BO-PET
|
Mono-filamen
|
Pembalutan
|
Singkatan:
PSF = Polyester Staple Fiber (Serat Stapel Poliester); POY = Partially Oriented
Yarn (Benang Berorientasi Parsial); DTY = Draw Textured Yarn (Benang Tekstur);
FDY = Fully Drawn Yarn; CSD = Carbonated Soft Drink (minuman ringan yang diisi
dengan gas karbon); A-PET = Amorphous Polyester Film (saput poliester tak
berbentuk); BO-PET = Biaxial Oriented Polyester Film (saput poliester
berorientasi dwisumbu);
Pangsa
pasar kecilnya poliester (<< 1 Million t/a) digunakan untuk memproduksi
plastik teknis dan pembetsan induk.
Untuk
menghasilkan poliester leleh dengan sangat efisien, beberapa langkah pengolahan
beroutput tinggi seperti serat stapel (50–300 t/d per lini pemintalan) atau POY
/FDY (sampai 600 t/d yang dipisahkan menjadi sekitar 10 mesin pemintalan)
merupakan proses yang semakin horizontal, terintegrasi, dan langsung. Ini
berarti polimer leleh langsung diubah menjadi filamen atau serat tekstil tanpa
melalui tahap pembutiran. Kita sedang membahas integrasi horizontal sepenuhnya
saat poliester diproduksi mulai dari minyak mentah atau berbagai produk
penyulingan dalam chain oil -> benzena -> PX -> PTA -> PET leleh
-> serat / filamen atau bottle-grade resin. Eastman Chemicals adalah yang
pertama kali memperkenalkan ide menutup rantai dari PX ke resin PET resin
dengan apa yang mereka sebut dengan proses INTEGREX®. Kapasitas tempat produksi
yang terintegrasi dan horizontal seperti itu >1000 t/d dan bisa dengan mudah
mencapai 2500 t/d.
Di
samping unit pengolahan besar untuk memproduksi benang atau serat stapel yang
tadi sudah disebutkan, terdapat sepuluh ribu pabrik pengolahan yang kecil dan
sangat kecil, jadi bisa diperkirakan bahwa poliester diolah dan didaur-ulang di
lebih dari 10.000 pabrik di seluruh dunia. Ini tanpa menghitung semua
perusahaan yang terlibat dalam industri supply chain, dimulai dari perekayasaan
dan mesin pengolahan serta diakhiri dengan stabilisator, warna, dan aditif
tambahan.
Sintesis
Sintesis
poliester pada umumnya dicapai dengan reaksi polikondensasi. Rumus umum untuk
reaksi dari sebuah diol dengan sebuah asam dikarboksilat adalah:
(n+1) R(OH)2 + n R´(COOH)2
---> HO[ROOCR´COO]nROH + 2n
H2O
Esterifikasi azeotrop
Dalam
metode klasik ini, satu alkohol dan satu asam alkanoat bereaksi membentuk ester
karboksilat. Untuk menghimpun sebuah polimer, air yang terbentuk dari reaksi
harus terus-menerus dihilangkan dengan penyulingan azeotrop.
Transesterifikasi beralkohol
O
\\
C - OCH3 + OH[Oligomer2]
/
[Oligomer1]
|
O
\\
C - O[Oligomer2] + CH3OH
/
[Oligomer1]
|
|
(ester-terminated oligomer + alcohol-terminated oligomer)
|
(oligomer yang lebih besar + metanol)
|
Asilasi (metode HCl)
Asam
bermula sebagai sebuah asam klorida, dan dengan begitu polikondensasi
meneruskan emisi (pemancaran) asam klorida (HCl), bukannya air. Metodi ini
bisa dilakukan di dalam larutan atau sebagai sebuah email.
Metode silil
Dalam varian metode HCl ini, asam
alkanoat klorida diubah dengan trimetil silil eternya komponen alkohol dan
hasilnya adalah trimetil silil klorida.
Polimerisasi pembukaan-cincin
Poliester
alifatik bisa disusun dari lakton pada
kondisi temperatur ruang dan tekanan 1 atm, dikatalisasikan secara anion, kation, atau organologam (metalorganik).
Thermosetting (keraspanas)
Pada
umumnya resin thermosetting merupakan kopolimer dari poliester tak jenuh dengan
stirena. Penjenuhan poliester diatur melalui penggunaan asam
maleat
maupun asam fumarat. Dalam vinilester, penjenuhan terdapat
dalam kelompok alkoholnya poliester. Ikatan gandanya poliester tak jenuh
bereaksi dengan stirena dan menghasilkan struktur pertautan silang 3-D.
Struktur ini bertindak sebagai sebuah thermoset. Pembentukan ikatan pertautan
silang dimulai melalui reaksi eksotermik yang melibatkan sebuah peroksida
organik, seperti metil etil keton peroksida atau benzoil peroksid
Tidak ada komentar:
Posting Komentar