Penjelasan Lengkap PVC (Pembuatan, Sifat Fisika, Penggunaan dan Bahaya Lingkungan PVC)

اَلسَّلاَمُ عَلَيْكُمْ وَرَحْمَةُ اللهِ وَبَرَكَاتُه

(Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakaatuh)

Puji Syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala yang telah memberikan Rahmat, Karunia, Taufik dan Hidayah-nya kepada kita semua sehingga kita masih dapat hidup di Dunia ini, serta semoga kita semua selalu mendapat Inayah dan Lindungan dari Allah Subhanahu Wa Ta'ala. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

Shalawat, Salam serta Taslim kepada sang Revolusioner Dunia, Junjungan Alam Nabi Besar Sayyidina Maulana Muhammad Shallawlahu ‘Alaihi Wasallam yang telah membimbing kita dari zaman Kegelapan dan Kebodohan menuju zaman Terang Benerang, sangat jelas perbedaan antara Hak dan Bathil serta penuh dengan Ilmu Pengetahuan seperti saat ini.

Pada Artikel ini kami akan menjelaskan secara lengkap tentang PVC (Pembuatan, Sifat Fisika, Penggunaa dan Bahaya Lingkungan PVC). Sebelum masuk ke Materi marilah kita membaca Ta‘awuz : أَعُوذُ بِاللَّهِ مِنَ الشَّيْطَانِ الرَّجِيمِ “A’udzu billahi minasy syaithonir rojiim” dan Basmalah : بِسْمِ اللَّهِ الرَّحْمَنِ الرَّحِيم “Bismillahirraahmanirrahiim” Agar Bacaan yang dibaca menjadi Berkah dan Bermanfaat. آمِيْن يَا رَبَّ العَالَمِيْنَ “Aamiin ya Rabbal'alamin” ...

PVC (POLIVINIL KLORIDA)

PCV (polivinil klorida) merupakan salah satu polimer adisi sintetik yang banyak dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari. Polivinil klorida dapat dihasilkan dari minyak bumi dan garam dapur (NaCl). Bahan baku minyak bumi diolah melalui proses pemecahan molekul yang disebut cracking menjadi berbagai macam zat termasuk etilena (C₂H₄). Garam dapur diolah melalui proses elektrolisa menjadi natrium hidroksida (NaOH) dan gas klor (Cl₂). Etilena direakikan dengan gas klor menghasilkan etilena diklorida. Proses cracking atau pemecahan molekul etilen diklorida tersebut menghasilkan suatu gas vinil klorida (CHCl=CH₂) dan asam klorida (HCl). Melalui proses polimerisasi (penggabungan molekul monomer) dihasilkan molekul besar dengan rantai panjang (polimer) polivinil klorida yang berupa bubuk halus berwarna putih. Polimerisasi:

PEMBUATAN PVC

Dengan dihasilkannya monomer (vinil klorida), maka dapat dilakukan proses polimerisasi dan dihasilkan molekul raksasa dengan rantai panjang (polimer) yaitu 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.

1. Produksi Klorin

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:

2CH₄ => C₂H₂ + 3H₂

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.

3. 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;

H₂C = CH₂ + ClH₂C - CH₂Cl => H₂C = CHCl + HCl

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.

Gambar Proses Pembuatan PVC

4. Pembuatan Produk Akhir

Satu tahap penting lagi sebelum resin PVC bisa ditransformasikan menjadi berbagai Produk akhir adalah pembuatan Compound yaitu 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:

a. Teknik Ekstruksi

Teknik ini dilakukan dengan cara memanaskan resin PVC dan mengalirkannya melalui suatu cetakan berbagai bentuk, sehingga dihasilkan produk memanjang yang profilnya mengikuti bentuk cerakan tersebut, misalnya produk pipa, kabel dan lain-lain.

b. Teknik Cetak-Injeksi (Injection Molding)

Teknik ini dilakukan dengan cara melelehkan resin PVC dan menyuntikkannya ke dalam suatu ruang cetakan tiga dimensi untuk menghasilkan produk seperti botol, dash board, housing bagi produk-produk elektronik seperti TV, computer, monitor dan lain-lain.

c. Teknik Cetak-Tiup (Blow Molding)

Teknik ini dilakukan dengan cara melelehkan resin PVC, kemudian lelehan PVC ditiup di dalam suatu cetakan sehingga membentuk suatu produk, misalnya botol.

d. Teknik Kalendering

Proses kalendering menghasilkan produk berupa film dan lembaran dengan berbagai tingkat ketebalan, biasanya dipakai untuk produk alas lantai, wall paper, dll.

Pemanfaatan resin PVC tidak terbatas melalui teknik tersebut diatas, sebagai contoh resin PVC yang terdispersi dalam larutan juga dapat digunakan sebagai bahan pelapis/ coating, misalnya untuk lapisan bawah karpet.

SIFAT FISIKA PVC

1. Densitas

Bahan plastik mempunyai densitas didalam jumlah 900-2300 kg/m³. nilai densitas PVC berada didalam jumlah 1350 kg/m³. Ini berarti jenis plastic yang sederhana. Densitas dari polivinil klorida lebih rendah dibandingkan dengan logam dan konkrit dan lebih tinggi dari pada densitas kayu. Nilai densitas polivinil klorida yang rendah disebabkan oleh kedudukan rantai molekul yang longgar dan ikatan antar molekul yang lemah,

Bahan	Densitas (Kg/m³)
Logam	2600-11370
Konkrit	2240-2480
Plastic	900-2300
uPVC	1350
pPVC	1160-1350
Kayu	320-1040

2. Kekuatan

Kekuatan mampatan dan tegangan uPVC lebih besar dari pada pPVC. Kekuatan mampatan dan tegangan uPVC ialah 90 N/mm2 dan 40 N/mm² sedangkan mampatan dan tegangan pPVC yaitu 20 N/mm² dan 10 N/mm².

Bahan	Kekuatan mampatan (N/mm²)	Kekuatan tegangan (N/mm²)
pPVC	10	20
uPVC	90	40

3. Modulus Elastisitas

Modulus elastisitas Polivinil Klorida berkisaran antara 2000 hingga 4800 N/mm². Perubahan modulusnya bergantung pada massa dan suhu. Kayu, baja dan konkrit mempunyai modulus yang lebih tinggi dibandingkan Polivinil Klorida.

Bahan	Modulus Elatisitas(N/mm²)
Baja	207000
Konkrit	28600
Plastik	172-10300
uPVC	2000-2800
pPVC	3500-4800

4. Sifat Elektrikal

Polivinil klorida seperti kebanyakan jenis polimer lain merupakan pengalir elektrikal lemah, yang digunakan sebagai penghambat arus listrik

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

BAHAYA LINGKUNGAN PVC

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

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.

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.

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.

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.

Telah menjadi mitos bahwa khususnya pembakaran sampah PVC memberikan kontribusi yang besar terhadap terjadinya dioxin. Dioxin dapat dihasilkan dari pembakaran bahan-bahan organoklorin, yang sebenarnya banyak terdapat di alam (dedaunan, pepohonan). Suatu penelitian yang dilakukan oleh New York Energy Research and Development Authority pada tahun 1987 menyimpulkan bahwa ada atau tidaknya sampah PVC tidak berpengaruh terhadap banyaknya dioxin yang dihasilkan dalam proses insinerasi/pembakaran sampah. Kontribusi terbesar bagi terjadinya dioxin adalah kebakaran hutan, hal yang justru tidak banyak diekspos.

Kandungan klor (Cl) dalam PVC diketahui memberikan sifat-sifat yang unik bagi bahan ini. Tidak seperti umumnya bahan plastik yang merupakan 100% turunan dari minyak bumi, sekitar 50% berat PVC adalah dari komponen klor-nya, yang menjadikannya sebagai bahan plastik yang paling sedikit mengkonsumsi minyak bumi dalam proses pembuatannya. Relatif rendahnya komponen minyak bumi dalam PVC menjadikannya secara ekonomis lebih tahan terhadap krisis minyak bumi yang akan terjadi di masa datang serta menjadikannya sebagai salah satu bahan yang paling ramah lingkungan.

Walaupun PVC merupakan bahan plastik dengan volume pemakaian kedua terbesar di dunia, sampah padat di negara-negara maju yang paling banyak menggunakan PVC-pun hanya mengandung 0,5% PVC. Hal ini dikarenakan volume pemakaian terbesar PVC adalah untuk aplikasi-aplikasi berumur panjang, seperti pipa dan kabel. Sampah PVC juga dapat diolah secara konvensional, seperti daur-ulang, ditanam dan dibakar dalam insinerator (termasuk pembakaran untuk menghasilkan energi).

PVC juga dianggap menguntungkan untuk aplikasi sebagai pembungkus (packaging). Suatu studi pada tahun 1992 tentang pengkajian daur-hidup berbagai pembungkus/wadah dari gelas, kertas kardus, kertas serta berbagai jenis bahan plastik termasuk PVC menyimpulkan bahwa PVC ternyata merupakan bahan yang memerlukan energi produksi terendah, emisi karbon dioksida terendah, serta konsumsi bahan bakar dan bahan baku terendah diantara bahan plastik lainnya. Bahkan sebuah kelompok pecinta lingkungan Norwegia, Bellona, menyimpulkan bahwa pengurangan penggunaan bahan PVC secara umum akan memperburuk kualitas lingkungan hidup.

Demikian Artikel mengenai Penjelasan Lengkap PVC (Pembuatan, Sifat Fisika, Penggunaa dan Bahaya Lingkungan PVC), kita akhiri dengan membaca Hamdallah : الحَمْدُ لِلّٰهِ رَبِّ العَالَمِيْنَ “Alhamdulillahirabbil ’Alamin”.