Plastik

Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik. Plastik terbentuk dari kondensasi organik atau penambahan polimer dan bisa juga terdiri dari zat lain untuk meningkatkan kualitas plastik. Ada beberapa polimer alami yang termasuk plastik. Plastik dapat dibentuk menjadi film atau fiber sintetik. Plastik didesain dengan variasi yang sangat banyak dalam properti yang dapat menoleransi panas, keras, ketahanan, dan lain-lain. Digabungkan dengan kemampuan adaptasinya, komposisi yang umum dan beratnya yang ringan, dipastikan plastik digunakan hampir di seluruh bidang industri dibelahan dunia.

Plastik dapat juga merujuk ke setiap barang yang memiliki karakter yang deformasi atau gagal karena shear stress, lihat keplastikan (fisika) dan ductile.

Plastik dapat dikategorisasikan dengan banyak cara, tetapi paling umum dengan melihat tulang-belakang polimernya (vinyl{chloride}, polyethylene, acrylic, silicone, urethane, dll.). Klasifikasi lainnya juga umum.

Plastik merupakan polimer; rantai panjang atom yang mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau "monomer". Plastik umumnya terdiri dari polimer karbon saja atau dengan oksigen, nitrogen, chlorine atau belerang di tulang belakang. (beberapa minat komersial juga berdasar silikon). Tulang-belakang adalah bagian dari rantai di jalur utama yang menghubungkan unit monomer menjadi kesatuan. Untuk mengeset properti plastik grup molekuler berlainan "bergantung" dari tulang-belakang (biasanya "digantung" sebagai bagian dari monomer sebelum menyambungkan monomer bersama untuk membentuk rantai polimer). Pengesetan ini oleh grup "pendant" telah membuat plastik menjadi bagian tak terpisahkan di kehidupan abad 21 dengan memperbaiki properti dari polimer tersebut.

Pengembangan plastik berasal dari penggunaan material alami (seperti: permen karet, "shellac") sampai ke material alami yang dimodifikasi secara kimia (seperti: karet alami, "nitrocellulose") dan akhirnya ke molekul buatan-manusia (seperti: epoxy, polyvinyl chloride, polyethylene).^[1]

Sejarah plastik di muka bumi ini diawali oleh Alexander Parkes yang pertama kali memperkenalkan plastik pada sebuah eksibisi internasional di London, Inggris pada tahun 1862. Plastik temuan Parkes disebut Parkesine ini dibuat dari bahan organik dari selulosa. Parkes mengatakan bahwa temuannya ini mempunyai karakteristik mirip karet, namun dengan harga yang lebih murah. Ia juga menemukan bahwa Parkesine ini bisa dibuat transparan dan mampu dibuat dalam berbagai bentuk. Sayangnya, temuannya ini tidak bisa dimasyarakatkan karena mahalnya bahan baku yang digunakan. Kemudian pada tahun 1907 bahan sintetis pertama buatan manusia ditemukan oleh seorang ahli kimia dari New York, Leo Baekeland. Dirinya mengembangkan resin cair yang diberi nama Bakelite. Material baru ini tidak terbakar, tidak meleleh dan tidak mencair di dalam larutan asam cuka. Dengan demikian, sekali bahan ini terbentuk maka tidak akan bisa berubah. Bakelite ini bisa ditambahkan ke berbagai material lainnya seperti kayu lunak.

Pada tahun 1933, Ralph Wiley, pekerja lab di perusahaan kimia Dow, secara tidak sengaja menemukan plastik jenis lain yaitu Polyvinylidene Chloride atau populer dengan sebutan Saran. Saran pertama kali digunakan untuk peralatan militer, namun belakangan diketahui bahwa bahan ini cocok digunakan sebagai pembungkus makanan. Saran dapat melekat di hampir setiap perabotan seperti mangkuk, piring, panci, dan bahkan di lapisan saran sendiri. Tidak heran jika saran digunakan untuk menyimpan makanan agar kesegaran makanan tersebut terjaga. Kemudian pada tahun yang sama, dua orang ahli kimia organik bernama E.W. Fawcett dan R.O. Gibson yang bekerja di Imperial Chemical Industries Research Laboratory, menemukan Polyethylene. Temuan mereka ini mempunyai dampak yang amat besar bagi dunia. Karena ringan dan tipis, pada masa Perang Dunia II bahan ini digunakan sebagai pelapis untuk kabel bawah air dan sebagai isolasi untuk radar. Pada tahun 1940 penggunaan polyethylene sebagai bahan isolasi mampu mengurangi berat radar sebesar 600 pounds atau sekitar 270 kg. Setelah perang berakhir, plastik inilah yang menjadi semakin populer, dan saat ini digunakan untuk membuat botol minuman, jerigen, tas belanja atau tas kresek, dan kontainer untuk menyimpan makanan.

Berawal dari pembungkus roti, penggunaan plastik secara massal dimulai pada tahun 1974 ketika perusahaan-perusahaan ritel raksasa di Amerika Serikat seperti Sears, Jordan Marsh, yang mulai menggunakan kantong plastik sebagai alternatif kantong kertas. Pada tahun 1977 kantong plastik mulai dipergunakan di toko-toko kelontong di Amerika Serikat dan Kanada.

Plastik merupakan material yang baru secara luas dikembangkan dan digunakan sejak abad ke-20 yang berkembang secara luar biasa penggunaannya dari hanya beberapa ratus ton pada tahun 1930-an, menjadi 150 juta ton/tahun pada tahun 1990-an dan 220 juta ton/tahun pada tahun 2005. Saat ini penggunaan material plastik di negara-negara Eropa Barat mencapai 60 kg/orang/tahun, di Amerika Serikat mencapai 80 kg/orang/tahun, sementara di India hanya 2 kg/orang/tahun.^[2]

Plastik dapat digolongkan berdasarkan:

• Sifat fisikanya
  • Termoplastik. Merupakan jenis plastik yang bisa didaur-ulang/dicetak lagi dengan proses pemanasan ulang. Contoh: polietilen (PE), polistiren (PS), ABS, polikarbonat (PC)
  • Termoset. Merupakan jenis plastik yang tidak bisa didaur-ulang/dicetak lagi. Pemanasan ulang akan menyebabkan kerusakan molekul-molekulnya. Contoh: resin epoksi, bakelit, resin melamin, urea-formaldehida
• Kinerja dan penggunaanya
  • Plastik komoditas
    • sifat mekanik tidak terlalu bagus
    • tidak tahan panas
    • Contohnya: PE, PS, ABS, PMMA, SAN
    • Aplikasi: barang-barang elektronik, pembungkus makanan, botol minuman
  • Plastik teknik
    • Tahan panas, temperatur operasi di atas 100 °C
    • Sifat mekanik bagus
    • Contohnya: PA, POM, PC, PBT
    • Aplikasi: komponen otomotif dan elektronik
  • Plastik teknik khusus
    • Temperatur operasi di atas 150 °C
    • Sifat mekanik sangat bagus (kekuatan tarik di atas 500 Kgf/cm²)
    • Contohnya: PSF, PES, PAI, PAR
    • Aplikasi: komponen pesawat
• Berdasarkan jumlah rantai karbonnya
  • 1 ~ 4 Gas (LPG, LNG)
  • 5 ~ 11 Cair (bensin)
  • 9 ~ 16 Cairan dengan viskositas rendah
  • 16 ~ 25 Cairan dengan viskositas tinggi (oli, gemuk)
  • 25 ~ 30 Padat (parafin, lilin)
  • 1000 ~ 3000 Plastik (polistiren, polietilen, dll)
• Berdasarkan sumbernya
  • Polimer alami: kayu, kulit binatang, kapas, karet alam, rambut
  • Polimer sintetis:
    • Tidak terdapat secara alami: nylon, poliester, polipropilen, polistiren
    • Terdapat di alam tetapi dibuat oleh proses buatan: karet sintetis
    • Polimer alami yang dimodifikasi: seluloid, cellophane (bahan dasarnya dari selulosa tetapi telah mengalami modifikasi secara radikal sehingga kehilangan sifat-sifat kimia dan fisika asalnya)

• Injection molding

Biji plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas diinjeksikan ke dalam cetakan.

• Ekstrusi

Biji plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas secara kontinu ditekan melalui sebuah orifice sehingga menghasilkan penampang yang kontinu.

• Thermoforming

Lembaran plastik yang dipanaskan ditekan ke dalam suatu cetakan.

• Blow molding

Biji plastik (pellet) yang dilelehkan oleh sekrup di dalam tabung yang berpemanas secara kontinu diekstrusi membentuk pipa (parison) kemudian ditiup di dalam cetakan.

Polimer semikonduktif dan konduktif adalah polimer terkonjugasi yang menunjukkan perubahan ikatan tunggal dan ganda antara atom-atom karbon pada rantai utama polimer. Ikatan ganda diperoleh dari karbon yang memiliki empat elektron valensi, namun pada molekul terkonjugasi hanya memiliki tiga (kadang-kadang dua) atom lain. Elektron yang tersisa membentuk ikatan π, elektron yang terdelokalisasi pada seluruh molekul. Suatu zat dapat bersifat polimer konduktif jika mempunyai ikatan rangkap yang terkonjugasi. Contoh dari polimer terkonjugasi adalah plastik tradisonal (polyethylen), sedangkan polimer konduktif antara lain: polyacetilen, polpyrol, polytiopen, polyaniline dan lain lain. Indonesia merupakan salah satu penghasil biji plastik untuk jenis Polypropylene atau PP dan High Density PolyEthylene atau HDPE.

Pembuatan Polyacetilen

Polimer konduktif dapat dibuat dari polyacetilen. Polyacetilen merupakan polimer terkonjugasi sederhana yang mempunyai dua bentuk: yaitu bentuk cis dan trans polyacetilen.

Sedangkan pembuatan polyacetilen dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu

• 1. cara pemanasan
• 2. cara dopping.

Polyacetilen bentuk trans dibuat dengan kondisi temperatur yang berbeda. Katalis Ti(O-n-C₄H₉)4-(C₂H₅)₃Al.

Temperatur (oC)	% trans
150	100
100	92,5
50	67,6
18	40,7
0	21,4
-18	4,6
-78	1,9

Temperatur yang menunjukan proses isomerisasi irreversibel dengan bentuk cis terjadi pada temperatur yang lebih tinggi pada 145 ^oC menghasilkan bentuk trans. Bentuk cis secara termodinamika kurang stabil dibandingkan dengan bentuk trans. Pada temperatur tinggi, dan secara spontan isomer cis dapat berubah menjadi trans.

Konduktifitas polyacetilen dapat ditingkatkan dengan proses halogenasi. Struktur polyacetilen dapat mengalami resonansi sehingga konduktifitasnya menjadi lebih besar. Adanya resonansi pada poliasetilen menyebabkan material dapat menghantarkan arus listrik.

Bila klorin ditambahkan pada film, ternyata tidak menghasilkan spektrum garis, tetapi reaksi adisi klorin menghasilkan spektrum polyacetilen yang jelas. Sekarang dikenal doping-induced pita IR yang disusun dari 3 pita yaitu pada 1397, 1288 dan 888 cm⁻¹, absorbsi kuat jelas dibanding undoped polymer.

Sekarang ini utamanya ada enam komoditas polimer yang banyak digunakan, mereka adalah polietilena, polipropilena, polivinil klorida, polietilena tereftalat, polistirena, dan polikarbonat. Mereka membentuk 98% dari seluruh polimer dan plastik yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Masing-masing dari polimer tersebut memiliki sifat degradasi dan ketahanan panas, cahaya, dan kimia.

Antiblok (anti-blocking) adalah suatu aditif dalam proses produksi plastik yang memiliki fungsi atau kegunaan untuk mengurangi gesekan pada permukaan polimer dengan barang plastik lainnya sehingga memudahkan pada waktu memisahkan, begitu juga dalam proses penanganan berikutnya.^[3] Pada penggunaan akhir antiblok diaplikasikan misalnya pada kantong plastik, menjadi tidak sukar dibuka dan bersifat licin (slip).^[3][4] Antiblok anorganik tradisional dibuat dari bahan silika yang ditambahkan kedalam polimer film, namun jenis ini memiliki dampak terhadap berkurangnya kejernihan (transparent) dari lembaran polimer itu sendiri.^[3][4]

Didalam proses blowing film, antiblock juga mengacu kepada istilah yang menggambarkan suatu tindakan pencegahan terhadap lembaran plastik film agar tidak saling menempel satu sama lainnya.^[3] Yang mana lembaran film poliolefin cenderung saling menempel satu sama lainnya dikarenakan adanya interaksi "van der waals" yang kuat, atau adanya muatan elektrostatik saat lembaran plastik saling mendekat, begitu juga kontak yang terjadi pada waktu proses produksi akan memberikan dampak elektrostatik terhadap poliolefin.^[3]

Penggunaan antiblok sekaligus memecahkan dua masalah utama yang sering dihadapi dalam industri perfilman (baik selama pembuatan atau penggunaan):

1. Mengurangi risiko udara terjebaknya (air trap) pada waktu balon plastik dilipat dimenara mesin (collapsing) kemudian digulung membentuk roll, gelembung udara yang terjebak dapat mengakibatkan gulungan tidak silindris dan film yang dihasilkan menjadi tidak rata saat dibuka.^[5]
2. Efek "pemblokiran" (blocking) dimana adanya lapisan tipis dan halus yang memisahkan area kontak satu samalain, baik dalam proses "CAST" atau "inflasi" (BLOWN). Fenomena ini terutama terkait dengan film polietilen dan polipropilena, bahkan setelah proses laminasi.^[5][5]

Untuk menghindari risiko lengket saat terjadi kontak, partikulat dimasukan kedalam film dengan konsentrasi yang sangat tipis.^[3] Dengan maksud memberikan lapisan pada permukaan, untuk meminimalkan area kontak pada lapisan film; jarak antara lembaran film dimaksimalkan dan elektrostatik dapat ditekan.^[3] Mineral yang digunakan dalam aplikasi ini, harus tidak berdapak terhadap sifat mekanik film itu sendiri; tidak memberi dampak berkabut, warna, sehingga mengurangi kejernihan dan kilau (glossy) dari lembaran filmnya.^[3] Beberapa mineral yang digunakan untuk tujuan ini seperti: talek, kaolin dikasinasi, kristobalit, endapan silika, tanah diatom (diatomaceous earth), mika, kalsium karbonat, kalsium sulfat (anhidrit), magnesium karbonat, magnesium sulfat, dan feldspars.^[3] Alternatif organik yang digunakan untuk anti-blocking atau anti stick adalah amida, amida asam lemak, asam lemak, garam asam lemak, Silikon, atau yang lainnya.^[3] Mekanisme kerja antiblocking organik, berbeda dengan antiblocking anorganik.^[3] aditif anorganik, bermigrasi ke permukaan film saat proses pendinginan berlangsung dan membentuk lapisan pelepas.^[3] aditive organik memiliki sifat pemblokiran yang kurang bagus dibanding dengan anorganik, tetapi memiliki efek slip yang lebih baik.^[3]

Pilihan antiblock tergantung kepada polimer yang digunakan dan persyaratan kualitas akhir produk, jenis yang banyak beredar diantaranya:

1. Silika sintetis: bentuk amorf dari silikon dioksida dengan microporsity yang tinggi, permukaan hidroksilasi yang luas. Dapat digunakan pada film berkualitas tingggi dan memiliki indek bias mendekati PE dan PP, ini akan menghasilkan film dengan tingkat kejernih yang tinggi.^[6]
2. Limestone: kalsium karbonat kadang-kadang bersama dengan magnesium karbonat tergantung pada depositnya. Ini cenderung digunakan sebagai antiblok di bawahnya aplikasi film berkualitas.^[6]
3. Silika alam: Silika alami adalah batuan sedimen yang tersusun dari kerangka diatom bersel tunggal. Kerangka itu terbuat dari silika amorf dan memiliki berbagai struktur dan bentuk berpori. Kotoran seperti air dan organik bisa dengan mudah dilepas, namun penghilangan kuarsa itu sendiri lebih kompleks sehingga penggunaan silika alami cenderung memiliki tingkat kuarsa berbeda tergantung kebutuhan.^[6]
4. Talek (Talc): magnesium hidrosilikat. Ini memiliki kekerasan yang sangat rendah dan indeks bias yang dekat dengan PE dan PP. Banyak terdapat hampir diseluruh negara, meskipun harus melewati proses penyulingan terlebih dahulu, untuk mendapatkan kualitas yang lebih baik.^[6]
5. Zeolit: Ini adalah alumosilikat yang terhidrogenasi. memiliki sifat sangat seragam, struktur tiga dimensi berpori dan lagi indeks bias dekat dengan PE dan PP.^[6] Zeolit terjadi secara alami mineral atau bisa disintesis.^[6]
6. Aditif organik: Bahan organik tertentu seperti lilin keras dan amida asam lemak menunjukkan efek antiblok.^[6] Dibandingkan dengan anorganik aditif ini memiliki efisiensi antiblocking rendah tapi efek slip sangat baik.^[6]

Sering slip dan antiblock aditif digunakan bersamaan untuk memberikan keseimbangan antara slip dan kinerja antiblok.^[6]

Meskipun istilah polimer lebih populer menunjuk kepada plastik, tetapi polimer sebenarnya terdiri dari banyak kelas material alami dan sintetik dengan sifat dan kegunaan yang beragam. Bahan polimer alami seperti shellac dan amber telah digunakan selama beberapa abad. Kertas diproduksi dari selulosa, sebuah polisakarida yang terjadi secara alami yang ditemukan dalam tumbuhan. Biopolimer seperti protein dan asam nukleat memainkan peranan penting dalam proses biologi.

• Material