Poliester
Gambar SEM
(Scanning electron microscope) dari sebuah belokan di dalam serat poliester
dengan 7 potongan melintang berlekuk
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 peroksida.
TC ( teteron cotton )
Jenis bahan ini adalah campuran
dari cotton combed 35 % dan polyester
(teteron) 65% disbanding bahan cotton, bahan TC kurang bisa menyerap keringat
dan agak panas dibadan kelebihan jenis bahan TC lebih tahan ‘shrinkage’ ( tidak
susut atau melar ) meskipun sudah dicuci berkali-kali.
MASALAH :
Pada Teteron Cotton ini mengandung polyester, dan bahan ini kurang
bias menyerap keringat dan agak panas dibadan.
yang menjadi
masalah :
Mengapa bahan
ini tidak dapat menyerap keringat dan terasa panas?