BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan berkembangnya jaman, perhatian masyarakat terhadap pola hidup
sehat semakin meningkat. Hal ini mendorong masyarakat lebih selektif dalam hal
pemilihan produk. Untuk memenuhi kebutuhan masyarakat ini, maka diperlukan
produk yang sehat baik ketika dalam pemrosesan, pengemasan, sampai bisa
dikonsumsi. Untuk memenuhi syarat sehat dalam pengemasan diperlukan
pengembangan bahan kemasan (packaging) yang aman bagi kesehatan, salah
satunya adalah foam plastik mikroseluler. Pemrosesan foam plastik mikroseluler
menggunakan blowing agent CO2 dan N2 yang selain aman dari segi kesehatan
juga ramah lingkungan, karena bersifat inert.
Secara umum, ada dua bentuk foam plastik yaitu plastik seluler dan plastik
mikroseluler. Cara pemrosesan kedua bentuk plastik ini adalah dengan foaming.
Foaming dilakukan dengan cara mendispersikan bahan aditif sebagai blowing
agent ke dalam material plastik dan dengan perlakuan pemanasan serta tekanan
sehingga menghasilkan plastik berpori (foamed plastik). Hingga saat ini
pemrosesan foam plastik seluler masih banyak menggunakan proses foaming
konvensional, yang menggunakan bahan berbahaya seperti chlorofluorocarbon
(CFC), hidrochlorofluorocarbon (HCFC) atau senyawa organik lain yang mudah
terbakar (benzene, toluene, acetone dan lain-lain) sebagai blowing agent. Bahanbahan
ini berdampak tidak baik terhadap lingkungan dan kesehatan karena
merusak ozon dan dapat mengakibatkan kanker [10]. Berdasarkan keputusan
Menteri Perindustrian dan Perdagangan sesuai dengan Protokol Montreal dan
Perjanjian Wina, Indonesia akan menghentikan penggunaan bahan-bahan tersebut
di atas pada tahun 2010 [10]. Dengan pertimbangan di atas maka perlu
dikembangkan proses foaming dengan menggunakan bahan blowing agent yang
lebih aman terhadap lingkungan dan kesehatan.
Pengembangan lebih lanjut tentang pemrosesan plastik seluler
konvensional adalah plastik mikroseluler. Selain aman bagi kesehatan,
keunggulan lain plastik mikroseluler adalah struktur selnya yang lebih teratur
I- 2
dibandingkan plastik seluler, sehingga plastik mikroseluler memiliki sifat
mekanik, elektrik, dan thermal yang lebih baik dibanding plastik foam
konvensional. Di samping itu, ukuran sel yang lebih kecil dan distribusi sel yang
seragam menyebabkan plastik mikroseluler memiliki ketahanan dan kekuatan
yang melebihi plastik foam konvensional maupun plastik padat.
Plastik mikroseluler menurut Park,dkk [12] adalah foam polimer yang
memiliki densitas sel lebih dari 109 sel/cm3 dan ukuran sel kurang dari 10 mm. Sel
plastik mikroseluler dibentuk melalui tahapan-tahapan yaitu, pembuatan larutan
jenuh gas-polimer, pengubahan larutan ke kondisi tidak stabil secara
termodinamik, dan pengontrolan struktur sel. Pemrosesan plastik mikroseluler
dengan cara ini pertama kali diperkenalkan oleh Martini pada tahun 1981.
Colton dan Suh (1987) [9] melakukan penelitian dengan menggunakan
bahan plastik berkristal yaitu polipropilen dengan menggunakan blowing agent
CO2. Proses pembuatan foam dilakukan pada temperatur mendekati temperatur
melting. Colton melaporkan 3 (tiga) hal dari hasil penelitiannya, yaitu : kelarutan
gas yang rendah dalam daerah struktur kristal, perlunya melakukan foaming di
dekat temperature leleh dan struktur kristal sebagai masalah dasar dalam foaming
mikroseluler polimer semikristal.
Park,dkk [12] melakukan penelitian tentang efek kristalinitas dan
morfologi terhadap struktur foam plastik polipropilen (PP). Mereka
menyimpulkan bahwa adanya kristalinitas menyebabkan diffusivitas dan
solubilitas gas turun.
Sato,dkk [19] telah melakukan penelitian terhadap kelarutan blowing
agent CO2 dan N2 dalam plastik polystryrene dan polipropilen. Hasilnya
menunjukkan kelarutan blowing agent polipropilen lebih besar daripada
polistiren. Hal ini disebabkan oleh struktur kristal polipropilen lebih teratur dan
rapat, sehingga banyak gas yang mampu bertahan di dalamnya. Pada Polystyrene
struktur rantainya amorf, sehingga gas mudah berdifusi keluar rantai.
Hendra dan Rika (2003) [8] dan Yeni (2004) [18] meneliti tentang
pengaruh temperatur dan CO2 terlarut terhadap kristalinitas polipropilen (PP) pada
pemrosesan plastik mikroseluler. Kenaikan derajat kristalinitas sebanding dengan
I- 3
kenaikan temperatur dan mencapai maksimum pada 160 0C, kemudian mengalami
penurunan pada temperatur di atas temperatur pelelehan yaitu 170 0C - 190 0C.
Pada tahun 2004, Ana dan Bambang [1] meneliti tentang perubahan
kristalinitas karena nitrogen terlarut dan efeknya terhadap struktur foam pada
pemrosesan plastik mikroseluler polipropilen (PP). Mereka menyimpulkan bahwa
tanpa gas terlarut, kristalinitas polipropilen meningkat dengan naiknya temperatur
sampai dengan temperatur lelehnya. Dengan jumlah gas nitrogen yang
sama, naiknya temperatur (40 0C – 100 0C) ternyata menurunkan kristalinitas.
Penelitian ini kemudian dilanjutkan oleh Deddy dan Hary pada tahun 2004 [4]
dimana diketahui bahwa pada temperatur penjenuhan 125 0C – 160 0C terjadi
kenaikan kristalinitas dengan naiknya temperatur penjenuhan dan pengaruh gas
terlarut tidak signifikan terhadap perubahan kristalinitas. Kedua hasil penelitian
ini menunjukkan bahwa kristalinitas minimum terjadi pada temperatur penjenuhan
125 oC, sehingga dapat ditarik beberapa hal, yaitu : properti fisik polimer
(densitas) menurun, begitu pula properti fisik lain seperti viskositas dan tegangan
permukaan diperkirakan turun. Akibatnya gas lebih mudah berdifusi ke dalam
larutan polimer. Dengan demikian pada kondisi tersebut potensial dilakukan
foaming. Oleh karena itu diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai karakteristik
foaming di daerah titik balik tersebut.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan hasil-hasil penelitian di atas diketahui bahwa pemrosesan
plastik mikroseluler dipengaruhi oleh kondisi operasi, seperti temperatur dan
tekanan penjenuhan. Temperatur dan tekanan gas pada proses penjenuhan
mempengaruhi gerakan struktur rantai kristal yang akan mempengaruhi
kristalinitas. Perubahan kristalinitas ini berpengaruh terhadap struktur foam yang
dihasilkan.
Dari kedua hasil penelitian Ana dan Bambang [1] serta Deddy dan Hary
[4] diketahui bahwa pada suhu 125 0C kristalinitas polimer mencapai kondisi
minimum. Sehingga pada kondisi ini dimungkinkan daerah amorf semakin luas
dan kelarutan gas yang tinggi memungkinkan foaming mudah dilakukan. Pada
metode foaming yang selama ini digunakan yaitu temperatur pemanasan sama
I- 4
dengan temperatur penjenuhan, proses dekompresi tidak menghasilkan foam. Hal
ini kemungkinan disebabkan karena energi volumetrik yang digunakan untuk
nukleasi masih lebih rendah daripada energi interfacial yang dimiliki sifat fisik
dari larutan polimer. Sifat fisik dari larutan polimer yang mempengaruhi proses
foaming juga perlu diketahui. Oleh karena itu perlu dikembangkan penelitian
foaming di daerah kristalinitas minimum hingga titik leleh polimer dengan
memfokuskan pada modifikasi proses pemanasan, yaitu dengan metode quick
heating pada temperatur leleh. Selain itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut
mengenai pengaruh perubahan tekanan penjenuhan terhadap kristalinitas di daerah
tersebut.
1.3 Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari pengaruh perubahan tekanan
penjenuhan terhadap kristalinitas polimer dan mempelajari karakteristik foam di
titik kristalinitas terendah yang dilakukan dengan proses foaming menggunakan
metode quick heating yang dimodifikasi.
1.4 Luaran yang Diharapkan
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini dapat menghasilkan plastik foam
mikroseluler yang ramah lingkungan dan efisien untuk aplikasi di berbagai sektor
industri
1.5 Kegunaan Program
Penelitian ini diharapkan memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Memberikan informasi mengenai karakteristik foam di titik kristalinitas
terendah sekaligus mengembangkan proses foaming dengan metode quick
heating.
2. Memperluas perkembangan teknologi khususnya dalam bidang industri foam
plastik untuk jangkauan aplikasi yang lebih luas.