POLYVINILKLORIDA

1. Pendahuluan

Polivinil klorida, atau lebih dikenal dengan PVC atau vinyl, telah digunakan secara luas sejak awal pertengahan abad 20. PVC memiliki sifat kuat, tahan terhadap minyak dan bahan kimia, sinar matahari, cuaca, dan tahan api.

PVC bisa ditemukan di mana saja di sekitar kita. PVC adalah bahan sangat serbaguna yang digunakan sebagai bahan pembuat botol, kemasan, mainan, bahan konstruksi, selimut, pakaian, pipa, pelapis kabel, kulit imitasi, perabotan, dan banyak lagi.

PVC menempati peringkat ketiga di kedua output plastik global dan konsumsi. Lebih dari 33 juta ton PVC  diproduksi setiap tahun, dan angka itu meningkat setiap tahun. Sekitar 57 persen massa PVC adalah klorin, sehingga membutuhkan minyak bumi lebih sedikit dari polimer lainnya.

Polyvinylchloride (PVC) [- (-CH _2-CHCl-) n-] adalah salah satu dari tiga penting polimer banyak digunakan saat ini di seluruh dunia. Hal ini karena PVC adalah salah satu polimer termurah untuk membuat dan memiliki berbagai macam sifat sehingga dapat digunakan untuk membuat ratusan produk.

2. Pembuatan PVC

PVC dihasilkan dari dua jenis bahan baku utama: minyak bumi dan garam dapur (NaCl). Minyak bumi diolah melalui proses pemecahan molekul yang disebut cracking menjadi berbagai macam zat, termasuk etilena ( C₂H₄ ), sementara garam dapur diolah melalui proses elektrolisa menjadi natrium hidroksida (NaOH) dan gas klor (Cl₂). Etilena kemudian direaksikan dengan gas klor menghasilkan etilena diklorida (CH₂Cl-CH₂Cl). Proses cracking/pemecahan molekul etilena diklorida menghasilkan gas vinil klorida (CHCl=CH₂) dan asam klorida (HCl). Akhirnya, melalui proses polimerisasi (penggabungan molekul yang disebut monomer, dalam hal ini vinil klorida) dihasilkan molekul raksasa dengan rantai panjang (polimer): polivinil klorida (PVC), yang berupa bubuk halus berwarna putih. Masih diperlukan satu langkah lagi untuk mengubah resin PVC menjadi berbagai produk akhir yang bermanfaat.

Penampakan resin PVC sangat mirip dengan tepung terigu. Dan resin PVC memang dapat dianalogikan seperti tepung terigu: keduanya tidak dapat digunakan dalam bentuk aslinya. Seperti halnya tepung terigu yang harus diolah dengan mencampurkan berbagai kandungan lain hingga menjadi kue tart dan berbagai jenis roti yang menarik, resin PVC juga harus diolah dengan mencampurkan berbagai jenis zat aditif hingga dapat menjadi berbagai jenis produk yang berguna dalam kehidupan sehari-hari.

Klik untuk memperbesar

1. Produksi klorin

Garam (natrium klorida) yang diperoleh dari laut kering prasejarah dilarutkan dalam air untuk membentuk solusi yang disebut air garam. Solusi ini ditempatkan dalam sebuah sel dan sebuah arus listrik yang melewatinya.gelembung gas Klorin off di salah satu bagian dari sel dan logam natrium diproduksi di lain. natrium bereaksi dengan air untuk membentuk soda kaustik (sodium hidroksida) dan gas hidrogen. Kedua yang memiliki kegunaan komersial penting.

           Generasi gas klorin melibatkan merkuri logam cair (senyawa-senyawa yang beracun) dan dapat menyebabkan efek buruk pada lingkungan. Salah satu contoh seperti itu di tahun 1950-an di Jepang di Teluk Minamata di mana melarikan diri dan terkontaminasi merkuri ikan dan memasuki rantai makanan yang menyebabkan kematian banyak penduduk lokal. Oleh karena itu tanaman industri sangat berhati-hati dalam mencegah merkuri dari melarikan diri namun selalu ada beberapa merkuri yang hilang mengapa metode baru untuk membuat klorin sekarang digunakan. Metode baru ini melibatkan diafragma asbes di sel yang berpori dan memungkinkan arus listrik untuk mengalir serta menolak korosi dari klorin dan soda kaustik.Metode ini lebih aman karena tidak ada asbes hilang dan ketika diafragma diganti dapat dibuang secara aman dan mudah. Namun, satu kejatuhan dari metode ini adalah bahwa ia membentuk lebih encer larutan soda kaustik sehingga memerlukan uap pemanasan untuk menghilangkan kelebihan air dan membuatnya lebih terkonsentrasi sebelum dapat dijual di untuk penggunaan komersial.

Pembuatan akun PVC 30% dari klorin yang dihasilkan industri. Kehadiran klorin membuat PVC kompatibel dengan berbagai bahan lain yang membuat PVC sangat fleksibel. Juga, klorin membuat flame retardant PVC dan memungkinkan PVC harus dibedakan ketika menyortir plastik untuk didaur ulang. Namun klorin itu sendiri sangat korosif dan adalah gas mematikan.Hal ini berbahaya untuk menangani dan orang tewas dalam insiden industri yang melibatkan klorin. langkah-langkah keamanan yang ketat karena itu diambil di mana klorin yang bersangkutan termasuk dalam pengangkutan kimia ini.

2. Produksi Ethylen

Ethylene berasal dari minyak atau gas alam yang halus dan 'retak' dengan memanaskan etana, propana atau butana atau naptha dari minyak. Misalnya proses pemecahan untuk metana dapat hadir sebagai berikut:

2CH ₄ --> C ₂ H ₂ + 3H ₂

Hasil  dari proses ini termasuk hidrogen dapat dibakar untuk menyediakan energi dan propylene yang direklamasi seperti yang berharga. Merupakan hasil reaksi yang mudah terbakar tetapi tidak beracun atau menyebabkan kanker.

c.       Produksi PVC

Ethylene dan klorin yang dikombinasikan untuk membentuk dichloride, ethylene cair (i) yang kemudian dipanaskan untuk memberikan vinil klorida (ii) yang kemudian disuling off dan memberikan gas hidrogen klorida;

H ₂ C = CH ₂ + ClH ₂ C-CH ₂ Cl --> H ₂ C = CHCl + HCl                            (I) (ii)

Reaksi samping juga terjadi untuk membentuk senyawa organoklorin beberapa yang dikumpulkan karena mereka memiliki penggunaan komersial. Sisanya oleh-produk yang dibakar untuk merebut kembali klorida hidrogen, yang dapat didaur ulang dan bereaksi dengan ethylene dichloride lebih untuk membentuk etilen baru.

Vinyl chloride gas kurang berbahaya daripada klorin Namun kanker hati angiosarcoma disebut telah dikaitkan dengan orang-orang yang bekerja dengan vinil klorida. Pekerja yang terpapar itu sekarang dilindungi dan kebocoran dan kerugian gas vinil klorida dalam tanaman menurun ke minimum mutlak dan jejak sisa dalam produk PVC dikeluarkan sejauh mungkin. Perbaikan ini memastikan bahwa masyarakat umum tanpa resiko sama sekali dari kimia ini.

Tekanan diterapkan pada vinil klorida (terdispersi dalam air sebagai suspensi atau emulsi) di ruang tekanan tinggi pada suhu 50-70 ° C. Peran air adalah untuk menghapus dan mengontrol panas yang dilepaskan dalam proses polimerisasi. PVC bentuk partikel kecil yang tumbuh dan ketika mereka mencapai ukuran yang diinginkan reaksi dihentikan dan setiap vinil klorida tidak bereaksi disuling off dan digunakan kembali. PVC dipisahkan off dan dikeringkan untuk membentuk serbuk putih.

Pemrosesan Menjadi Produk Akhir

Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi berbagai produk akhir adalah pembuatan  compound/adonan (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, ketahanan terhadap sinar ultra violet (bahan polimer/plastik 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 fleksibel/lentur 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:

• 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.
• 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.
• Proses kalendering menghasilkan produk berupa film dan lembaran dengan berbagai tingkat ketebalan, biasanya dipakai untuk produk alas lantai, wall paper , dll.
• Dalam teknik cetak-tiup (blow molding), lelehan PVC ditiup di dalam suatu cetakan sehingga membentuk produk botol, misalnya.
• Resin PVC yang terdispersi dalam larutan juga dapat digunakan sebagai bahan pelapis/coating, misalnya untuk lapisan bawah karpet dll.

3. Sifat  dan penggunaan PVC

Sifat PVC yang menarik membuatnya cocok untuk berbagai macam penggunaan. PVC tahan secara biologi dan kimia, membuatnya menjadi plastik yang dipilih sebagai bahan pembuat pipa pembuangan dalam rumah tangga dan pipa lainnya di mana korosi menjadi pembatas pipa logam. Dengan tambahan berbagai bahan anti tekanan dan stabilizer, PVC menjadi bahan yang populer sebaga bingkai jendela dan pintu. Dengan penambahan plasticizer, PVC menjadi cukup elastis untuk digunakan sebagai insulator kabel.

Pakaian

PVC telah digunakan secara luas pada bahan pakaian, yaitu membuat bahan serupa kulit. PVC lebih murah dari karet, kulit, atau lateks sehingga digunakan secara luas. PVC juga waterproof sehingga dijadikan bahan pembuatan jaket, mantel, dan tas.

Kabel listrik

PVC yang digunakan sebagai insulasi kabel listrik harus memakai plasticizer agar lebih elastis. Namun jika terpapar api, kabel yang tertutup PVC akan menghasilkan asap HCl dan menjadi bahan yang berbahaya bagi kesehatan. Aplikasi di mana asap adalah bahaya utama (terutama di terowongan), PVC LSOH (low smoke, zero halogen) adalah bahan insulasi yang pada umumnya dipilih.

Perpipaan

Secara kasar, setengah produksi resin PVC dunia dijadikan pipa untuk berbagai keperluan perkotaan dan industri. Sifatnya yang ringan, kekuatan tinggi, dan reaktivitas rendah, menjadikannya cocok untuk berbagai keperluan. Pipa PVC juga bisa dicampur dengan berbagai larutan semen atau disatukan dengan pipa HDPE oleh panas,menciptakan sambungan permanen yang tahan kebocoran.

Bangunan dan bahan konstruksi

PVC tahan korosi dan pelapukan dan sebagainya telah menggunakan banyak outdoor seperti puntung air, bingkai jendela, flaps lumpur, pipa air dan furnitur taman. PVC juga tangguh dan tidak retak dan mudah dapat dibentuk sehingga dapat diproduksi sebagai serat, busa atau film. Sebagai bahan bangunan, PVC relatif murah, tahan lama, dan mudah dirangkai.

Komponen kendaraan

Penggunaan PVC dalam komponen kendaraan mengurangi berat kendaraan maka mengurangi konsumsi bahan bakar dan melestarikan bahan bakar fosil. PVC juga meningkatkan kebebasan desain dan meningkatkan keselamatan kendaraan dengan memberikan kejutan-menyerap bagian seperti airbag dan juga sifat tahan api.

Mainan

PVC tidak beracun, tangguh dan tahan lama dan produk dapat dibuat dalam berbagai warna memberikan bahan yang sempurna untuk membuat mainan dengan.

Lain-lain

Aplikasi sedikit tidak biasa lain dari PVC termasuk PVC sepatu ortopedi untuk sapi pincang dan sebagai bahan untuk merekonstruksi katedral Saint Lambert , struktur kuno, di tengah Leige.

4. PVC dan Bahaya lingkungan

Kelebihan dari PVC dibandingkan dengan bahan pambuat plastik yang lain terhadap lingkungan adalah sebagai berikut :

1. Bahan baku yang diperlukan untuk pembuatan resin PVC adalah gas chlorine dan ethylene. Gas chlorine didapat dari garam dapur, dan ethylene dihasilkan dari minyak bumi. Porsi chlorine adalah 57% dari keseluruhan berat PVC, jadi PVC termasuk bahan plastik dengan ketergantungan yang rendah terhadap minyak bumi yang ketersediaannya kian hari kian menipis.

2.  Pembuatan PVC memerlukan sangat sedikit energi. Studi menunjukkan bahwa energi yang digunakan untuk memproduksi PVC jauh lebih kecil dibanding energi yang digunakan untuk memproduksi bahan-bahan jenis lain. Pembuatan PVC hanya memerlukan 40% dari energi yang diperlukan untuk memproduksi besi baja dan hanya 13% dari energi yang diperlukan untuk memproduksi aluminium. PVC juga menggunakan paling sedikit komponen minyak bumi dibanding bahan plastik yang lain.

3.  Bahan PVC juga memiliki kontribusi terhadap pelestarian hutan tropis. Jika kayu hutan tropis digunakan sebagai bahan baku pembuatan jendela dan pintu, maka hutan tropis harus dikelola dengan baik untuk menjamin kelestariannya. Jika tidak, yang akan terjadi adalah eksploitasi terus menerus yang mengakibatkan musnahnya hutan tropis. PVC adalah bahan yang populer digunakan untuk produk jendela rumah.

4.    Melalui teknologi bahan-bahan aditif, PVC dapan dibentuk menjadi produk-produk bermanfaat dengan variasi sifat yang sangat beragam: keras, lunak dan transparan; menghasilkan produk-produk yang begitu beragam, mulai dari pipa dengan berbagai ukuran dan spesifikasi kekuatan, peralatan medis, berbagai kemasan makanan maupun non-makanan, kulit imitasi, automotive parts, selang dan kabel, electronics parts, dan lain-lain.

Plasticizer ftalat

Banyak produk vinil mengandung bahan kimia tambahan untuk mengubah konsistensi kimia dari produk. Beberapa dari bahan tambahan kimia ini dapat keluar dari PVC ketika digunakan. Plasticizer yang ditambahkan untuk memfleksibelkan PVC telah menjadi suatu kekhawatiran.

Masalah yang timbul dari plasticiser yang ada adalah berbahaya bagi kesehatan dan tidak ramah lingkungan. Solusinya adalah membuat plasticiser dari bahan nabati khususnya dari minyak sawit. Proses diawali dengan reaksi esterifikasi antara asam karboksilat turunan minyak sawit dengan alkohol linier untuk menghasilkan senyawadiester atau monoester. Senyawa monoester atau diester yang telah dibuat diformulasikan sebagai plasticiser primer dan sekunder. Plasticiser selanjutnya dicampur dengan PVC untuk menghasilkan plastik.

Bahan PVC yang lembut pada mainan telah dibuat untuk bayi beberapa tahun lamanya, menjadi suatu kekhawatiran bahwa bahan tambahan keluar dari mainan menuju tubuh anak yang mengunyah mainan tersebut. Ftalat adalah bahan yang mengganggu hormon manusia dan juga mengganggu berbagai bentuk kehidupan lainnya seperti ikan dan invertebrata. DEHP (dietilheksil ftalat), salah satu bahan pelembut PVC telah dilarang penggunaannya oleh Uni Eropa pada tahun 2006. Berbagai perusahaan Amerika Serikat juga telah menghentikan penggunaan DEHP secara sukarela.

Pada September 2002, FDA menemukan banyaknya peralatan medis yang menggunakan PVC yang mengandung DEHP. Pada tahun 2004, tim gabungan peneliti Swedia dan Denmark meneliti pengaruh level kandungan udara terhadap DEHP dan BBzP (butil benzil ftalat) yang dipakai di rumah tangga terhadap alergi pada anak-anak. Lalu di bulan Desember 2006, Uni Eropa menyatakan bahwa BBzP tidak berbahaya bagi konsumen termasuk anak-anak.

Monomer vinil klorida

Di awal tahun 1970, Dr. John Creech dan Dr. Maurice Johnson adalah yang pertama kali menyadari bahaya monomer vinil klorida terhadap risiko penyakit kanker. Para pekerja di bagian polimerisasi PVC didiagnosa menderita angiosarkoma hati yang merupakan penyakit langka. Sejak saat itu, dilakukan studi terhadap para pekerja di fasilitas polimerisasi PVC di Australia, Italia, Jerman, dan Inggris, dan ditemukan kondisi yang serupa.

Proses daur ulang PVC

Daur ulang PVC saat ini tidaklah populer karena biaya untuk menghancurkan dan memproses kembali resin PVC lebih mahal dari pada membuat resin PVC dari bahan bakunya. Beberapa pembuat PVC telah menempatkan program daur ulang PVC, mendaur ulang sampah PVC kembali menjadi produk baru sebagai upaya untuk mengurangi perluasan lahan pembuangan sampah. Proses depolimerisasi termal bisa dengan aman dan efisien mengubah PVC menjadi bahan bakar, namun hal ini tidak dilakukan secara luas.

PVC juga sulit untuk didaur ulang mengingat adanya aditif termasuk logam berat seperti timbal dan kadmium. Bahkan, ia dianggap sebagai kontaminan/pencemar dalam daur ulang bahan yang lain. Saat ini, kurang dari 1 persen PVC didaur ulang.

Untuk limbah PVC yang tidak dapat secara ekonomis kembali dan didaur ulang, pilihan terbaik adalah insinerasi dengan pemulihan energi. Dalam hal ini, plastik adalah konstituen penting sampah karena menyediakan energi yang diperlukan untuk pembakaran kalori. The klorin dalam PVC membantu menghilangkan logam berat selama insinerasi, menghasilkan terak bersih yang dapat digunakan kembali dalam konstruksi. Kehadiran PVC dalam limbah tidak tampak berkontribusi untuk pembentukan dioksin selama insinerasi (4). emisi Dioxin dikendalikan melalui operasi yang benar dari insinerator dan penahanan. 

Pengukuran harus menunjukkan bahwa kontribusi PVC untuk pembentukan dioxin ke dalam api tidak lebih daripada yang dari bahan alami, seperti kayu. Penggunaan tempat pembuangan sampah untuk limbah adalah pilihan terakhir. PVC inert di landfill, dan ada tidak ada bukti bahwa hal itu menciptakan gas atau toksisitas meningkat dari lindi apapun. Sementara PVC tidak biodegradable, aditif perusahaan

Dirangkum dari berbagai SUMBER

Posted in: Unsur Kimia