Prosiding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002
ISSN 1411-2213
APLIKASI POLIPROPILEN DALAM MENINGKATKAN PERANAN INDUSTRI KECIL DAN MENENGAH DI INDONESIA Arion Said P.T. Tripolyta Indonesia JI. Raya Cilegon Km 123, Banten
ABSTRAK APLIKASI POLIPROPILEN DALAM MENINGKATKAN PERANAN INDUSTRI KECIL DAN MENENGAH DI INDONESIA. Statistik menunjukan terjadinya peningkatan penggunaan polipropilen di dunia yang diperkirakan mencapai 32,8 juta MT di tahun 2005 dengan laju pertumbuhan sekitar 3% per tahun, dan konsumsi terbesarnya adalah di Asia sebesar39%. Pemahamanyang mendalam tentang prosesyang ada, kebutuhan proses,teknologi permesinan dan teknologi aplikasi daTi produk akan sangat menunjang untuk membuka peluang industri di indonesia untuk memenuhi kebutuhan-kebutuhan tersebut. Pada tulisan ini akan diberikan uraian singkat tentang peranan aditif daDusaha yang dapat dilakukan untuk perubahan sifat-sifat daTi bahan polipropilen.
Kata kunci : Polipropilen,Aditif
ABSTRACT THE APPLICATIONS OF POLYPROPILENE ON DEVELOPING SMALL AND MIDDLE INDUSTRIES IN INDONESIA. The statistic shown the increasing of world polypropylene consumption expected to rise to 32,8 million tons in 2005, with the growing 3% a year,and the largest consuming region is Asia, accounting tor 39% of world consumption. Advanced knowledge on the existing process,process requirements, technology machinery, and application technology of the products, will help and support our industries to participate and to fulfill those requirements. Brief description on additive use and its function in polypropylene is described. Key words: Polypropilene, additive
PENDAHULUAN Padaperiode 1990-1997 perkembanganindustri polimer di Indonesia berlangsung dengan cepat, ini terlihat dengan munculnya komplek-komplek industri barn diberbagaidaerah.Harnpir semuaindustri baik PMA ataupun PMDN, berskala besar ataupun kecil didirikan untuk mencukupi kebutuhan dalam negeri sebagai pensubstitusi impor. Salah satu diantara industri tersebut adalah industri polipropilenyaitu PT Tripolyta Indonesia (1992) dan PT Polyprima Kimia (1995) dengan kapasitas produksi masing-masing 360.000MT dan 150.000MT. Penggunaan polipropilen diberbagai bidang makin berkembang karena suat -sifat yang dirnilikinya seperti densiti yang rendah, kerns, kuat, tahan terhadap bahan kimia ,dapat diberi warna, sedangkan dalam pengolahannya polypropylene dengan mudah dapat diploses menjadi bentuk-bentuk lainnya dengan menggunakan mesin-mesin seperti Injection molding, Blow-molding, Thermoforming, Blown film, Cast film dan Fiber extrusion. Walaupun perkembangannya sudah baik, ternyata hal ini bel urn dapat rnengangkat tingkat
20
konsumsi polipropilen di Indonesia yang rnasihberkisar antara2,5 kg/kapita,jauh lebih rendah dari negara-negara lainnya seperti Malaysia(14 kg/kapita), Thailand (8 kg/capita) dan USA (22 kgJkapita) [1,2]. Dalam menunjang peningkatan pemakaian daTi polipropilen ini, mengharuskan kita untuk mempunyai pemahaman dan pandanganyang sarnatentangkegiatan bisnis polipropilen, mulai daTiproses-prosesyang ada. produk-produk yang tersedia. modifikasi-moditikasi yang dapat dilakukan terhadap produk, dan pernahaman tentang kebutuhan-kebutuhan yang barns dipenuhi dalam mengembangkan snafujenis produk. Pada tulisan ini akan diuraikan tentang prosess pembuatan polipropilen, dan peranan additive yang ditambahkan serta usaha-usaha yang dapat dilakukan untuk mengubah sifat daTipolipropilen.
TINJAUAN TENTANG PROSES DAN KEDUTUHAN-KEDUTUHANNYA. Untukmendalamitentangkebutuhan-kebutuhan tersebutdan bagaimana yang dapat dikembangkan
Aplikasi Polipropilen DaLam .Meningkatkan Peranan Indu.ftri Keci[ Dan Menengah Di Indonesia (Arion Said)
dalam bidang industri polipropilen, maka diperlukan pemahamantentangtahap-tahapprosestersebut,yang secaramnum dapat kita bagi alas 2 kelompok yaitu PolymerProducerdan PolymerConverter
Dari kelompokproduserpolimer ini terlihat, bahwa input -input yang dibutuhkan adalah berupa monomer, catalyst, dan berbagaijenis additive yang masing bisa membuka peluang untuk perkembangan industri.
Polymer Producer
Pol}'mer Converter
Polipropilenyang acta didunia saat ini, pacta umumnya diproduksi melalui reaksi polimerisasi polipropilen menggunakan katalis Ziegler -Natta, menggunakan proses Bulk loop, Stirred Ga.~Phase proces.". LS'lurryProce."s ataupun Fluidized Gas PhaL"e ProceL"s [3]. Skemasederhanadari prosestluidisasi dalam
Polymer converter adalah lndustri yangbiasanya memprosespolimer menjadi bentuk-bentuk produkjadi atau setengahjadi yang langsung dijual kepasaran,atau ke industri-industri pemakai lainnya. Berbagai jenis proses yang masuk dalam kategori ini diantaranya adalah, Extru.\'ion Blow molding, Injection molding, Rotational molding, Injection Blow molding, Injection S'tretch Blow molding, vacuum forming blown film, structural foam daD berbagai proses extrusion lainnya. Karakteristik kebutuhan daTi industri ini adalah -Bahan baku polipropilen -Berbagai jenis additive dalam bentuk master-batch -Pcrmesinan untuk memanfaatkalvmerec::ycle
rasagas diberikan pactaGambar 1.
.~crape produk mereka.
-Jenis-jenis
bahan barn yang mungkin bisa
digunakan
PENGGUNAAN ADDITIVES DALAM POLIPROPILEN Gombar 1. Proses fluidisasi dalam t'asa gas
Umpan propilendimasukkanke reaktorbersanlaan dengan cata~v.~tdan cocataly.~t. Proses polimerisasi yang terjadi dalam reaktor akan menghasilkan produk polipropilen dalam bentuk serbuk. Produk ini di keluarkan dari reaktor, dan diteruskan ke resin Dega.~singBin. dimana dilakukan proses deaktifasi dari cataly.~t,dan pembebasandari sisa hidrokarbon. Resin dalam bentuk serbukputih ill kemudian dimasukkaIl ke unit pelle tizer untuk diubah menjadi polipropilendalam bentuk pellet. Padaproses ini sekaligus dilakukan penambahanadditives yang diperlukan untuk jenis-jenis produk yang diproduksi. Pellet yang terbentuk diteruskan ke .~ilo penampungan dan siap untuk dibungkus dan
diperdagangkan. Dari teknologi-teknologi yang ada saatill, maka monomer pada umumnya reaktor mampu membuat produk dengan range melt-flow mulai 0,1 sampai 30, dan isotaktik indek antara 93 -99%, dengan distribusi molecular weight mulai dari narrow, mediumdan broad, tergantung daTi jenis katalist yang digunakan. Sedangkanjenis polypropylene yang bisa diproduksi mencakup Homopolymer, Random Copo~vmer dan Block Copo~vmer.Selaiu itu, untuk mendapatkanproduk dengan distribusi molekul yang rapat, maka dapat dilakukan proses cracking dengan menggunakan peroxide didalam prosespelletizer. Dengan cara ill, melt flow dari produk bisa dinaikan daTitingkatMF rendah ke suatuMF yangjauh lebih tinggi (mencapai60).
Berbagai jenis additive dipergunakan dalam industri polipropilen, seperti proce.~sing stabilizer, antioksidan, acid acceptor, lubricants, antistatic agent, slip agent, anti fogging agent, antiblocking agent, nucleating agent, flame retardant, antistatic agent, uv-stabilizer, organic pigments, blowing agent.~ dan lain-lainnya [4,5,6J. Polimer produser biasanya menambahkan additive yang standard saja Processing .~tabilizer, antioksidall dan Acid acceptor. Sedangkanjenis addi tive yang lainnya akan ditambahkan tergantung daTi aplikasi polimcr tersebut, clan jumlah yang dibutuhkan pasar. Karena polimer produser tidak menambahkan additive tertentu seperti apa yang dibutuhkan polimer konverter maka mereka hams menambahkansendiri additive terscbut, dan ini biasanya ditambahkan dalam bentuk Kon.~entrat-additive yang dikenal dengan Jl,fa.sier-batch :. Berikut ini diberikan dua contoh pemakaian additi\'e untuk membah sifat-sifat daTipolipropilen. PenggunallD Clarifying-Agent Pada Polipropilen Polipropilen biasanya mengkristal dengan perlahan, membentuk kristal yang lebih besar yang disebut ..C;;perulite ukuran dart kristal ini lebih besardart panjang gelombang cahaya tampak, daD juga dapat merefleksikan cahaya, sehingga menyebabkan bahan men.iadiHaze daDclarify-nya menjadi berkurang [7] Peltambahan clarifying-agent ke polipropilen, akan dapat menaikkan suhu kristalisasi, sehingga
21
Prosiding Pertemuan Ilmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002
ISSN 1411-2213
50~ ,"1
0
05
1.5
1
Concentration
Clarifier, %
135 130 u
125
ciI OJ
"0
Ii
I-
120
115 110 0
0.2
0.6
04
Concentration
of MD (%j
Il! N ,,;
i
* Tabel
I
diberikan
perbandingan
beberapa
sifat
(f'olypropylene Clarifying Agent) dengan polimer lainnya (PET, PS, PVC, HOPE, PC, Kaca)
'1,jf;j()~;{i~/mer N!J!;1{!,it~KI
P.;
!if'!"),..lit~,
."'I '~'jx" ,ojP.:' "' '" '..,. "' .,,;, I
r~<:;i:'\..1iii
""".,.i ~(,,~~ r;"""~ y.",';
",
§x
,l
"
~
'..J ,- HU'lt()f1\'>!'ft!V.it NUC!f~.;jU,d p~"
lifll>
.
t.1i;!,ld:)~;ijfJ 1,1iil!1d J~:iIill
R!;!~irt tY!J-:)
Gambar 3. Pengaruhpenambahanaditif pada melt flow polipropilen a. pengaruh penambahanclarifier agent, b. Pengaruh penambahanMD, c. pengaruh peroksida terhadap berbagai jenis polipropilen (%Haze), d. pengaruhperoksidaterhadapberbagaijenis polipropilen (cycle time)
22
ii~~~:~;:
Aplikasi Polipropilen Dalam Meningkatkan Peranan Industri Kecil Dan MelJengahDi Indonesia (Arion Said)
mempercepat pembentukan kristal, daD dapat menghasilkan kristalyang lebih halus sehingga bahan menjadi lebih transparan. Pada Gambar 2, diberikan cry.'ital daTi polipropilen dengan daD tanpa clarifying agent. Pada Tabell diberikan perbandingan beberapa sifat (Polypropylene Clarifying Agent) dengan polimer lainnya (PET. PS,PVC, HDPE, PC,Kaca). Clarifying agent yang banyak digunakan saat ini adalah senyawa Dibenzilidene Sarbital atau methyl-dibenzilidene .\'arbital (MDBS), dan salah satu yang paling banyak digunakan dalam industri saat mi adalah dengan merek dagang Millad 3988 keluaran Milliken Chemical. [8]. Pada Gambar 3 diberikan % Haze dan Cry.\1alization temperature daTi polipropilen sebagai fungsi daTi konsentrasi clarifying agent. Beberapa contoh produk akhir yang dibuat daTi polipropilen dengan penambahanclarifying agent, dapat dilihat pada Gambar 4 .
indek yangjauh lebih tinggi yang tidak biasa dilakukan di reaktor, atau untuk mendapatkan produk dengan distribusi berat molekul yang lebih narrow, maka biasanya dilakukan pemutusan rantai polimer dengan bantuan senyawaperoksida. Prosesini biasanya dikenal dengan lIi.\'-Breaking atau Control Rheology [9, 10J. Perubahan yang terjadi terhadap Melt Flow Indek, biasanya tergantung darijumlah peroksida yang ditambahkan. Pada Gambar 5, diberikan pengaruh daTi jumlah peroksida yang ditambahkan terhadapMFl akhir daTi produk, daD juga pengaruh dari pengulangan ekstrusi terhadap melt flow indek.
~ 0
-
[:
'"4i
:i .#~~,
"'.f«"..,.,
"'"
'5"
""
pp"
ppm
"00 "m
,... ".. ppm
Note: Base Resin: -Homopolimer MF 10 -Ekstrusi pada temperatur 230"C
Gtlmbar S. Et'ek pengaruhperok.~idaterhadapmeltflow ".w ""'..
..,;c"..:':;
h'MoI.
",D...",
PengarohEkstrosi TerhadapMelt Flow mdek
Gombar 4. Beberapacontoh produk akhir yang dibuat dati polipropilena denganpenambahanclarifying agent.
Perubahan clarifying agent ke dalam polipropilen biasanya dilakukan oleh producer polipropilen .Karena saat ini ma.s-ter-batchdaTi agent ini juga bisa didapatkan dipasaran, maka bagi para produsen kecil yang ingin menambahkan clarify terhadap produk yang dibuatnya juga bisa melakukan pencampuran langsung dengan master-batch ke resin polipropilen, sampai konsentrasi 20()Qppm. Selain menaikkan clarify dari produk YaIlg dibuat, maka pactaproses injection molding adanya clarifying agentjuga dapat memperpendek cycle-time dari proses. Penggunaan Senyawa Peroksida Untuk Mengubah Melt Flow Indek Produser polipropilen biasanya berkernarnpuan untuk rnenghasilkan produk dengan Melt Flow Indek antara 0,2 sarnpai30 di Reaktor,danjuga distribusi berat rnolekuldengannilai tertentutergantungdari jenis katalis yang dipergunakan. Untuk rnenghasilkan produk denganJ.,felt Flow
Gambar 6. Pengaruheksvusi terhadapmelt flow indeks.
Selain oleh produser polipropilen, penambahan peroksida ini juga dapatdilakukan oleh converter untuk mendapatkan sifat -sifat produk yang diinginkalUlya .
Adapun senyawa peroksida yang biasa digtmakan adalah: 2,5-Dimethyl 2,5- di(terbutyl peI"Oxy )hexane(DBHP), Di-terbutyl peroxide (DTBP) dan Di-cum)1 Peroxide (DCUP). Senyawaperoksida tersebut biasanya tersedia dalam bentuk cair, ma.\'ter batch, ataupun dicampurkan dalam mineral ji IIer.
23
:l~!~}f:
Pro.\"iding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002 Serpong, 22 -23 Oktober 2002
fO
!Oi3 -!J
l\io-o \_J~
013
~3
!Di'3+-o+H3 Di3 0i3
~3
DTBP
DCUP Oi , 3
ISSN 1411-221.
~+
CH3
-CH2-~2+-iO~3
CH3
;CH3
CH.3
iCH3
CH'3+ 0i3
CH.3
DHBP @
Gambar 7. Senyawa perosida yang digunakan
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penambahanperoksida ini adalahadanya interaksi antara peroksida dengan addifive lainnya , dan juga pengaruh daTiresidu-residu reaksi yang actadalam sistem. Residuresiduini biasanyaakan menberikanbau terhadapproduk akhir yang dihasilkan, yangbiasanyaspecifik tergantung dari jenis dan jumlah residu tersebut. PactaTabel 2 dan Tabel 3 berikut diberikan residu-residu yang biasa dihasilkan oleh peroksida dan intensitas odor yang diakibatkannya. Tabel 2. Residu dari peroksida
r;;=:;;
1-Resichlals
I
Gambar 8. Beberapacontoh pemakaian polipropilen: diberbagaibidang
bangunan. Penggunaan polipropilen dibidang ini ditunjang oleh property polipropilen yang tahan terhadap panas daD juga ketahanannya terhadap berbagaijenis bahan kimia, sehingga ia akan berpotensi untuk menggantikan pipa tembaga, conduit semen daD besi[11,12]. Sistem pipa polipropilen ini biasa digunakan untuk pemakaian didalam ataupun diluar bangunan, seperti untuk air limbah, conduit kabel daD air panas/ dingin. Ketintungan-keuntungan daTi penggunaan sisternpipa polipropilen adalah : Safety : ringan, rnudah dalarn penanganan daD instalasi, clan dapat rneredam noise Ketahanan : bisa bertahan sarnpai 100 tahun, tahan korosi clan bahan kimia, tahan suhu tinggi (60 -90 C), tahan terhadap benturan, selia fleksible dalarn rnentoleransi pergerakan tanah. Sistern Bahan: secara sistern bahan bisa dibuat keseluruhannya daTimatrial yang sarna.. Bahan polipropilen yang digunakan biasanya rnernpunyai meltflow indek yang rendah berkisar antara 0,1 sarnpai 0,3. Untuk additive selain yang utarna, biasanyajuga ditarnbahkan uv stabilizer.
POTENSI PENGGUNAAN POLIPROPILEN
OARI
Penggunaanpolipropilen sudah meluas ke berbagaibidang, mulai daTitransportasi,packaging, electrical dan elektronik, furniture dan machinery. Beberapa contoh pemakaian diberbagai bidang diberikanpadaGambar8. Potensi pengembangan lainnya pada polipropilen adalahdalam bidang piping daDbahan 24
Gambar 9. Beberapa polipropilena.
ontoh
pemakaian
pipa
Ap/ikasi PoLipropilenDaLamMeningkatkan Peranan Indu.\'triKeciLDan Menengah Di Indonesia (Arion Said)
Beberapacontohpemakaianpipa polipropilen diberikan pactaGambar 9.
2. PolipropilendenganmeltjIow 60 dapatdigunakan sebagai bahanserat(basilkerjasamadenganJepang)
KESIMPULAN
RumintangRuslindaPanjaitan,Balai Litbanglndustri-
Dari uraian-uraian diatas, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagaibetikut: Produser polipropilen dapat mensuplai product dengan melt indek dengan range antara 0,5-30. Selain monomer propilen, bahan lain yang dibutuhkan adaiah cataly...t dan additive. Hampir semua additive yang dipakai adalah produk impor. Polimer konverter melakukan penambahan additive tertentu tergantung daTi jenis produk yang akan dibuat, dan biasa ditambahkan dalam bentuk master-batch lndustri master-batch, cukup pUllya potensi untuk berkembang. Selain untuk packaging, maka potensi yang besar dati polipropilen saat ini adalah untuk pemakaian pactabidang konstruksi dan bangunan.
DAFTARPUSTAKA [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. [6]. [7]. [8]. [9]. [10]. [11]. [12].
1998/1999 World Polyolefins ,4naly.\i.\', CMAI-NEWS, June 1999.Polypropylene-The International Market, GOBI-INTERNATIONAL, 2002. Tripolyta Indonesia Technology Manual, (1992). HANS ZWEIFEL, Plastics Additives Hand Book, 5 th Ed, HanserPublishers, Munich, (200I). Plastic Additives'& Compounding, 5 June (2001). Plastic Additives & Compounding, 17 April 2()()1. Technical Bulletin EOO-I04, New JapanChemical. Nucleation of Polypropylene, Special Chems, 27 November2002.Peroxide In Polypropylene, Special Chems, 15 November2002.The Selection of The Peroxides for Crosslinking, Special Chems, 27 May 2002.Polypropylene Material For Pipe Application.\', Australasian Polyolefins Pipelines SystemsInc. Industry Guidelines, Australasian Polyolefins Pipelines SystemInc, 8 March 2002.-
TANYAJAWAB Zubaidi K, Balai BesarTekstil-Bandung Pertanyaan
I. Polipropilentidak tahanterhadapcailaya,bagaimana caramengatasinya 2. Apakahpolipropilendapatdigunakansebagaiballan serat. Jawabm 1. Memangpolipropilentidak tahanterhadapcahaya (sinarUV) oleh sebabitu plastikPP diberi anti UV (UV stabiliser)yangdilakukanolehindustrihilir
Surabaya Pertanyaan I. Bagaimana pengelompokan plastik PP yang berhubungandenganmakanan Jawaban
I. Aditifyang ditambahkan ill dalam polipropilen pada skalaaman baik berdasarkanjenis, ukuran komposisi daDkeperluannya sesuaidengan peraturan FDA
M. Toifur,UniversitasAlunadDahlanYogyakarta Pel1anyaan
1. Apakah plastik PP dapat dibuat menjadi pipa transparandaDbagaimanadistribusinyatermasuk di Yogyakarta Jawaban I. Dapat dibuat oleh industri hilir mengingat PT Tripolyta sebagai industri hulu mengalami kesulitanuntuk memenuhipermintaankonsumen secaraluas. Azwar Manaf,PascaSarjanaUniversitasIndonesia Pertanyaan
1. ApakahPT Tripolyta Indonesiamemiliki litbang 2. Apakah PT Tripolyta Indonesia dapatmenerima mahasiswa,dosendanpeneliti 3. Apakah ada pengembangan prod uk plastik menggantikan kertas Jawaban 1. PT Tripolyta memiliki litbang, pactaproduksi awal mempunyai 5 tingkataIl MF, sekarangsudahme~jadi 19 tingkataIl MF. Reaktordapat ditingkatkan menjadi 120.000 ton Y,ang semula hanya 80.000 ton dan investasi laboratorium sebesar4.000.000 $ US yang digunakan untuk pengujian dan pengembangan produk. 2. Untuk kunjungan mahasiswa dilakukan sebanyak 6 kali pertahun. Sedangkanuntuk dosendaIl peneliti PT Tripolyta dapat menerima setiap saat dengan tangan terbuka. 3. Pengembanganproduk plastik menggantikan kertas telah banyak dikerjakan, seperti kantong semen, kertas box dan palet plastik (pengganti kayu). Di Indonesia belum memasyarakatpenggunaanya.
Ke Daftar Isi 25
