RESIN UREA-FORMALDEHID
Kenaikan
temperatur juga dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin urea-formaldehid. Hal
tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga
memperkecil ukuran molekul resin.
3.
Waktu Reaksi
Jumlah dan sifat produk yang
dihasilkan dari suatu reaksi juga dipengaruhi oleh waktu reaksi. Makin lama
waktu reaksi, jumlah produk yang dihasilkan makin banyak akibatnya, resin yang
dihasilkan akan berkadar tinggi dan memiliki Mr tinggi.
DAN
RESIN
FENOL-FORMALDEHID
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamiin
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa
memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Shalawat
serta salam semoga tetap tercurahkan kepada junjunan alam, Nabi Muhammad SAW.
Makalah berjudul ”Resin Urea Formaldehid
dan Resin Fenol Formaldehid” ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Pengetahuan Bahan. Pada
penyusunan makalah ini, penyusun banyak mendapat bantuan, saran dan motivasi
dari berbagai pihak sehingga laporan ini dapat terselesaikan
dengan baik.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak terdapat kekurangan.
Oleh karena itu, Penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun sebagai acuan dalam pembuatan makalah yang lainnya. Semoga amal baik yang telah diberikan mendapatkan
balasan dari Allah SWT dan laporan ini dapat bermanfaat
khususnya bagi penyusun dan umumnya bagi pembaca.
Bandung, Januari 2011
Penyusun
BAB I
PENDAHULUAN
Polimer
dan Monomer
Polimer
Molekul besar (makromolekul) yang terbangun oleh susunan unit ulangan kimia
yang kecil, sederhanadan terikat oleh ikatan kovalen. Unit ulangan ini biasanya
setara atau hampir setara dengan monomer yaitu bahan awal dari polimer.
Monomer
Zat yang dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Untuk contoh, etilena
adalah monomer yang dapat dipolimerisasi menjadi polietilena (lihat reaksi
berikut). Asam amino termasuk monomer juga, yang dapat
dipolimerisasi menjadi polipeptida dengan pelepasan air.
Sumber polimer dibagi dua yaitu alami contohnya Pati, Selulosa,
Protein, Lipid, Asam Nukleat, dsbdan Sintetik contohnya Polietilena, Polivinil
Klorida, dsb. Cara Pembuatan dibagi menjadi dua proses yaitu Polimer Adisi dan
Polimer Kondensasi. Polimerisasi Adisi, Monomer mengadisi monomer lainsehingga
produk polimer mengandung semua atom yang ada pada monomer awal. Polimerisasi
Kondensasi, Sebagian dari molekul monomer tidak termasuk dalam polimer
akhir. Polimer memiliki 2
Reaksi terhadap Kalor yaitu Polimer Termoplastik Bila dipanaskan melunak dan
dapat dibentuk dengan bantuan tekanan dan Polimer Termoset Dapat dilebur
dalam pembuatannya tapi menjadi kerasselamanya tidak melunak dan tidak dapat dicetak
ulang. Contoh polimer termoset ialah :
a.Resin Phenol
Merupakan resin sintetik yang dibuat dengan mereaksikan phenol
denganformaldehida, wujud nya keras, kuat, awet dan dapat dicetak pada berbegai
kondisi.Bahan ini mempunyai daya tahan panas dan air yang baik
dan dapat diberi macam-macam warna,sering digunakan sebagai bahan pelapis
dan laminating, pengikat batu gerinda, pengikat logam ataugelas, dapat dicetak
menjadi kotak, isolator listrik, tutup botol dan tangkai pisau.
b. Resin Amino
2 jenis resin amino, yakni: formaldehida urea dan formaldehida melamin.
Formaldehida melamin
banyak di pasarkan dalam bentuk serbuk, untuk kemudian di cetak, sedangkan bila
bentuk cair (larutan), untuk digunakan sebagai perekat.Untuk meningkatkan
sifat mekanik dan listrik, maka pada melamin ditambahkan bahan pengisi,sehingga
dapat juga digunakan untuk membuat sendok-garpu, bagian
busi, tombol-tombol dan alat cukur.
Formaldehida urea. Resin urea, dapat dicetak tekan,
memiliki permukaan yang keras dan mempunyainilai dielektrik yang tinggi dan
dapat diberi berbagai warna. Produk yang dihasilkan dari resin urea adalah:
peralatan listrik, kancing, dll. Kedua jenis resin ini banyak juga digunakan
untuk mencegah berkerut dan kusut nya kain katun dan untuk mencegah
menyusutnya kayu.
c.
Resin Furan.
Resin ini berasal dari hasil pengolahan limbah pertanian, seperti: tongkol
jagung dan bijikapas. Warna produk nya agak tua, tahan air dan mempunyai
sifat-sifat listrik yang baik.
d.
Resin Epoksida.
Resin jenis ini banyak dipakai untuk keperluan: pengecoran, pelapisan,
protektor alat-alat listrik, campuran cat
dan sebagai adhesif (perekat/lem).Karena alasan resin ini tahan terhadap
aus dan beban kejut, maka sering juga digunakan untuk membuat cetakan
tekan (metalurgi serbuk), panel sirkuit listrik, tangki dan jig.
e.
Resin SilikonPolimer dengan silikon sebagai bahan dasar
Mempunyai sifat yang sangat berbeda dengan bahan dasar plastik (atom
karbon) lain nya. Sifat-sifat spesifik nya adalah: stabilitas (tahan
terhadapsuhu tinggi), kedap air, oleh karena itu sering digunakan untuk
membuat: minyak gemuk (fat), resin, perekat dan karet sintetis.Contoh
polimer termoplastik ialah Selulosa yang dibuat dari serat kapas dan kayu,
namun sangat kuat dan ulet serta dapat diberi ber- bagai warna.
Pengertian Resin
Resin adalah suatu campuran yang kompleks dari ekskret tumbu-tumbuhan dan
insekta, biasanya berbentuk padat dan amorf dan merupakan hasil terakhir dari
metabolisme dan dibentuk dari ruang-ruang skizogen dan skizolisigen. Secara fisis, resin ini biasanya keras, transparan plastis dan pada
pemanasan menjadi lembek. Secara kimiawi, resin adalah campuran yang kompleks
dari asam-asam resinat, alkoholresinat, resinotannol, ester-ester dan
resene-resene. Bebas dari zat lemas dan mengandung sedikit oksigen karena
mengandung zat karbon dalam kadar tinggi, maka kalau dibakar menghasilkan
angus. Ada juga yang menganggap bahwa resin terdiri dari zat-zat terpenoid,
yang dengan jalan addisi dengan air menjadi dammar dan fitosterin.sifatny tidak
larut dalam air, sebagian larut dalam alcohol, larut dalam eter, aseton,
petroleum eter, kloroform, dan lain-lain. Apabila resin-resin dipisahkan dan
dimurnikan, biasanya dibentuk dalam zat padat yang getas dan amorf, yang kalau
dipanaskan akan menjadi lembek dan akan habis terbakar. Resin ini juga tidak
larut dalam air, tetapi larut dalam alcohol dan pelarut organic lainnya. Isi dari resin pada umumnya adalah asam-asam resinat dan
alkohol-alkohol resinat
BAB II
ISI
2.1 Resin Urea Formaldehid
Resin urea-formaldehid adalah salah satu
contoh polimer yang merupakan hasil kondensasi urea dengan formaldehid. Urea-formaldehid (dikenal juga sebagai
urea-metanal) adalah suatu resin atau plastik thermosetting yang terbuat dari
urea dan formaldehid yang dipanaskan dalam suasana basa lembut seperti amoniak
atau piridin.
Sifat
fisik
• Memiliki sifat tidak dapat meleleh
• Absorpsi air yang rendah
• Dapat dicetak tekan atau transfer
• Memiliki permukaan yang keras
• Dapat diberi berbagai jenis warna
Sifat mekanik
• Massa
jenis 1,47-1,52 (g/cm3)
• Kekuatan
tarik 4,2-9,1 (kgf/mm2)
• Perpanjangan
0,4-1,0%
• Ketahanan
panas 750C
Sifat kimia
• thermosetting
• Tidak larut dalam pelarut apapun
• Kenaikan temperatur dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin
urea-formaldehid. Hal tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif
yang baru, sehingga memperkecil ukuran molekul resin.
• Resin urea formaldehid lebih buruk daripada resin fenol,
resin melamin, dsb, yaitu dalam hal ketahanan air, kestabilan dimensi, dan
ketahanan terhadap penuaan, sehingga sifat-sifat tersebut diperbaiki dengan
penambahan bahan lain atau diproses
menjadi kopolimer dengan fenol, melamin, dsb.
Struktur resin
urea formaldehyd
2.1.1 Pembuatan Resin urea-formaldehid
a) Sintesis amonia dari karbondioksida
Amonia dan karbondioksida (reaktan) dicampurkan pada tekanan tinggi menghasilkan ammonium
karbamat. Amonium karbamat selanjutnya dipekatkan pada evaporator vakum menghasilkan
urea. Urea yang dihasilkan dari hasil reaksi akan
dipisahkan menggunakan evaporator. Evaporatot bekerja dengan prinsip destilasi,
yatu berdasarkan perbedaan titik didih. Komponen yang akan dipisahkan adalah urea dari
dari air yang melarutkannya. Air akan terpisahkan menuju labu lan karena titik
didihnya yang lebih rendah dari urea, yaitu 100oC sedangkan urea
132,7oC.
Prinsip kerja
: Evaporator
berfungsi untuk mengurangi bahkan menghilangkan kadar air dari suatu zat cair,
sehingga didapat zat cair yang lebih pekat, berkonsentrasi tinggi, dan lebih
murni. Dalam hal ini zat
yang menjadi lebih murni dan pekat adalah
urea.
Evaporator vakum
b) Kondensasi urea dengan formaldehyd
Reaksi urea-formaldehid merupakan reaksi
kondensasi antara urea dengan formaldehid. Pada umumnya reaksi menggunakan
katalis hidroksida alkali dan kondisi reaksi dijaga tetap pada pH 8-9 agar
tidak terjadi reaksi Cannizaro, yaitu reaksi diproporsionasi formaldehid
menjadi alkohol dan asam karboksilat. Untuk menjaga agar pH tetap maka
dilakukan penambahan ammonia sebagai buffer ke dalam campuran.
Reaksi ini secara umum berlangsung dalam
3 tahap yakni metlolasi, propagasi (kondensasi), dan proses curing.
1. Tahap Metilolasi, yaitu adisi formaldehid pada gugus amino dan amida dari
urea, dan menghasilkan metilol urea. Urea dan formaldehid direaksikan dengan ditambahkannya
katalis basa. Basa yang digunakan dapat berupa barium hidroksida ataupun kalium
hidroksida. Dari reaksi tsbt diperoleh monomer atau yang disebut
mono-metilol dan dimetilol. Monometilol adalah hasil reaksi penggabungan antara
1 molekul urea dengan 1 molekul formaldehid, sedangkan dimetilol adalah hasil
reaksi penggabungan 2 molekul formaldehid dan 1 molekul urea.
Baik mono-metilol urea maupun
dimetilol urea larut dalam air sehingga reaksi pembentukannya dilakukan dalam
fasa pelarut air.
2. Tahap Propagansi
Tahap propagasi (kondensasi), yaitu reaksi
kondensasi dari monomer-monomer mono dan dimetilol urea membentuk rantai
polimer yang lurus. Kondensasi
lanjutan ini akan
menghasilkan jembatan metilen antara dua molekul urea.
3. Tahap Curring
Tahap curing, yaitu proses terakhir yang
dipengaruhi oleh katalis, panas dan tekanan tinggi. Pada proses ini, ketika
kondensasi tetap berlangsung, polimer membentuk rangkaian 3 dimensi yang sangat
kompleks dan menjadi resin thermosetting. Temperatur curing dilakukan pada
sekitar temperatur 120 Celcius dan pH < 5
2.1.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi
Reaksi Urea-Formaldehid
1. Katalis
Penggunaan
katalis pada suatu reaksi akan meningkatkan laju reaksi tersebut. Begitu juga
yang terjadi pada reaksi urea-formaldehid ini. Laju reaksinya akan meningkat
jika digunakan katalis. Katalis yang diguanakan pada percobaan ini adalah NH4OH
karena reaksi ini berlangsung pada kondisi basa.
2. Temperatur
Kenaikan
temperatur selalu mengakibatkan peningkatan laju suatu reaksi. Namun, kenaikan
temperatur ini dapat mempengaruhi jumlah produk yang terbentuk, bergantung pada
jenis reaksi tersebut (eksoterm atau endoterm). Oleh karena itu, diperlukan
suatu optimasi untuk mencapai hasil yang diinginkan.
Kenaikan
temperatur juga dapat menurunkan berat molekul (Mr) resin urea-formaldehid. Hal
tersebut dikarenakan adanya pembentukan pusat-pusat aktif yang baru, sehingga
memperkecil ukuran molekul resin.
3.
Waktu Reaksi
Jumlah dan sifat produk yang
dihasilkan dari suatu reaksi juga dipengaruhi oleh waktu reaksi. Makin lama
waktu reaksi, jumlah produk yang dihasilkan makin banyak akibatnya, resin yang
dihasilkan akan berkadar tinggi dan memiliki Mr tinggi.
Pembuatan resin urea – formaldehid skala laboratorium dapat dilakukan
dengan langkah kerja sebagai berikut:
Reaksi
kondensasi ini dilakukan dalam sebuah labu berleher yang dilengkapi kondensor
ohm meter, termometer, agitator. Kondensor berfungsi mengembunkan air yang
menguap selama proses polimerisasi. Hal ini dimaksudkan untuk mempercepat
tercapainya kesetimbangan reaksi. Agitator berfungsi membuat larutan tetap
homogen selama proses berlangsung.
Kerugian
penggunaan urea-formaldehid sebagai resin dibandingkan polimer lain adalah
resistensinya terhadap kadar air (moisture) apalagi jika dikombinasikan dengan
panas. Kondisi ini dapat menyebabkan reaksi balik dan melepaskan monomer –
monomer yang belum sempurnya bereaksi membentuk polimer. Monomer ini biasanya
beracun misalnya formaldehid yang dapat menyebabkan kanker. Oleh sebab itu, ada
baiknya bila kita akan menggunakan peralatan makan yang terbuat dari bahan
polimer, sebaiknya peralatan tersebut direndam dahulu dengan air panas dengan
tujuan agar monomer – monomer yang belum sempurna bereaksi terlepas pada air
rendaman.
2.1.3 Pencetakan Resi n urea-formaldehid
a. Cetak Tekan
Prinsip cetak tekan dibambarkan pada gambar
di bawah ini. Sejumlah bahan dimasukan dalam cetakan logam yang telah
dipanaskan terlebih dahulu. Pada waktu cetakan ditutup, bahan yang telah lunak
tertekan sehingga mengalir mengisi rongga cetakan. Bahan yang digunakan dapat
berbentuk serbuk atau tablet prabentuk. Tekanan yang lazim digunakan berkisar
antara 0,7 sampai 55 Mpa, tergantung pada bahan yang digunakan dan bentuk
produk. Suhunya berkisara antara 120 hingga 205˚C. Panas sangat penting bagi
resin termosetting, karena pertama-tama diperlukan untuk plastisasi, kemudian
untuk polimerisasi atau untuk pengerasan. Serbuk perlu dipanaskan secara
merata, suatu hal yang cukup sulit karena daya hantar panas bahan tidak baik.
Beberapa jenis bahan diolah dengan penekanan,
akan tetapi siklus pemanasan dan pendinginan cetakan yang cepat akan
menimbulkan kesulitan. Produk mungkin cacat sewaktu dikeluarkan bila
pendonginan cetakan tidak sempurna.
Ada bermacam jenis mesin pres hidrolik, mulai
dari yang dikendalikan dengan tangan sampai kepada jenis otomatik. Fungsi dari
pres adalah memberikan tekanan dan panas yang cukup sekaligus sehingga terjadi
plastisasi yang sempurna dari bahan. Panas yang diperlukan dapat dialirkan
melalui pelat peemanas, atau langsung ke cetakan dan berasal dari uap, cairan
yang dipanaskan, listrik atau berfrekuensi tinggi.
Gambar. Proses cetak-tekan
b.
Cetak Transfer
Pada proses cetak transfer, serbuk
termosetting atau benda prabentuk diletakkan pada tempat tersendiri atau alam
ruang tekanan di atas rongga cetakan, seperti tampak pada gambar di bawah ini.
Di sini bahan mengalami plastisasi akibat panas dan tekanan dan diinjeksikan ke
dalam rongga cetakan, sebagai cairan panas, di sini bahan tersebut kemudian
mengalami pengerasan. Waktu reaksi pengerasan untuk cetak-transfer lebih
singkat dibandingkan proses cetak-tekan. Waktu pengisian pun lebih singkat
karena digunakan bahan pembentuk yang lebih besar yang dapat dipanaskan lebih
cepat. Proses ini sangat cocok untuk membuat bagian-bagian yang memerlukan
sisipan logam yang keecil, karena bahan plastik yang panas memasuki rongga
cetakan secara bertahap tanpa tekanan yang tinggi. Bentuk yang rumit dan bentuk
dengan variasi penampang yang besar dapat juga duhasilkan dengan cara cetak
transfer. Keterbatasan dari proses ini ialah: kehilangan bahan dalam saluran
pengalir, spru dan harga cetakan yang lebih mahal dibandingkan dengan cetakan
pada proses cetak-tekan.
Gambar.
Proses cetak-transfer
- Cara Injeksi Bahan Termosett
Bahan termosett dalam batas-batas tertentu
dapat dibentuk dengan cara cetak-jet.
Setelah dimodifikasi mesin cetak-injeksi untuk bahan termoplastik, dapat diubah
untuk keprluan cetak jet. Nosel, yang merupakan bahan terpenting dari mesin
harus dapat dipanaskan dan didinginkan selama siklus injeksi. Mula-mula resin
dipanaskan dalam silinder yang menglilingi penekanan, sampai lunak namun belum
terpolimerisasi. Pada waktu penekan menekan resin melalui nosel ke dalam
cetakan, terjadi panas tambahan. Pada saat cetakan penuh, nosel didinginkan
dengan cepat dengan mengalirkan air untuk mencegah polimerisasi bahan yang
tersisa.
Mesin ulir umpan balik kini mulai digantikan
dengan mesin cetak-jet seperti tampak pada gambar di bawah ini. Bahan masuk,
(di bawah pengaruh gravitasi), sementara didorong oleh ulir yang berputar,
bahan sekaligus dipanaskan. Pada waktu ulir berputar, bahan terplastisasi di
muka ulir, dan masih terhalang oleh plunyer sampai terkumpul sejumlah bahan
tertentu. Plunyer kemudian turun, dan ulir memaksa bahan memasuki ruang
transfer. Bahan kemudian ditekan memasuki rongga cetakan.
Gambar.
Siklus cetak-injeksi sekrup
Penjelasan gambar :
A Sekrup berputar kembali dan bahan masuk ke
dalam tabung (di bawah pengaruh gaya gravitasi).
B. Ulir (tidak berputar) menekan bahan
memasuki ruang transfer vertikal.
C. Plunyer hidrolik menekan bahan yang telah
terplastisir ke dalam cetak
Tidak terjadi pematangan dari bahan karena
bahan didinginkan dengan air. Proses ini sama dengan cetak-transfer dengan
catatan bahwa operasi di sini berjalan secara otomatik.
2.1.4 Kegunaan
resin urea-formaldehid
1. Bahan ini digunakan
untuk barang-barang kecil yang digunakan sehari-hari seperti pelindung
cahaya, soket, alat-alat listrik, kancing, tutup wadah, kotak, baki, dan
mangkuk.
2. Salah satu jenis
resin yang digunakan sebagai bahan perekat dan pelapis kayu atau kertas.
3. Resin ini digunakan
untuk mencegah berkerut dan kusutnya kain katundan untuk mencegah menyusutnya
kayu.
4. Digunakan untuk
laminating.
5. Karena resin ini
sangat terang warnanya dan sehingga lebih cocok untuk pemakaian dekoratif.
Contohnya : Counter berwarna cerah dan taplak-taplak dibuat dengan kertas yang
diimpregnasi resin urea, serta kayu lapis interior dekoratif biasanya menempel
dengan resin urea karena resin fenol yang berwarna gelap bisa mendai lapisan
pernisnya. Akan tetapi, kayu lapis eksterior merekat dengan damar fenol karena
mempunyai ketahanan cuaca yang lebih baik.
6. Dalam bidang
koting, resin urea-formaldehid kadangkala dipadukan dengan alkyd baking enemels untuk memperbaiki kekerasan.
7. Resin urea
dipergunakan untuk memberikan ketahanan crease
dan shrink kepada produk melalui
reaksi-reaksi ikat silang.
8. Aplikasi utama
lainnya dari polimer urea-formaldehid adalah dalam menginsulasi busa. Hal ini
biasanya difabrikasi on-site dengan
peralatan pembusaan yang portable.
Bahan-bahannya mencakup resin, surfaktan untuk menstabilkan busa, katalis
(biasanya asam fosfat), dan udara bertekanan. Surfaktan dan katalis biasanya
dicampur terlebih dahulu. Ketiga komponen tersebut (resin, surfaktan plus
katalis, dan udara) kemudian dipompakan secara terpisah ke dalam wadahnya untuk
diisikan. Busa terbentuk dalam beberapa menit dan mengeras secara sempurna
dalam sehari. Telah banyak kontroversi di sekitar pemakaian busa
urea-formaldehid untuk menginsulasi rumah karena aspek-aspek kesehatan yang
timbul dari lepasnya uap formaldehida.
2.1.5 Dampak resin urea
formaldehid
2.1.5.1 Dampak terhadap tubuh
·
Resin urea formaldehid ini memiliki resistensi
yang rendah terhadap air dan kondisi yang panas. Kondisi ini dapat menyebabkan
reaksi balik dan melepaskan monomer – monomer yang belum sempurnya bereaksi
membentuk polimer. Monomer ini biasanya dilepaskan dalam bentuk formaldehid
atau formalin.
·
Jika terpapar formaldehida dalam jumlah banyak,
misalnya terminum, bisa menyebabkan kematian. Dalam tubuh manusia, formaldehida
dikonversi jadi asam format yang meningkatkan keasaman darah, tarikan nafas
menjadi pendek dan sering, hipotermia, juga koma, atau sampai kepada
kematiannya.
·
Apabila bahan yang menggunakan resin urea
formaldehid terpapar panas, maka resin urea ini akan melepaskan molekul
formaldehid. Formaldehid dalam suhu ruangan ditemukan dalam bentuk gas. Apabila
kadar di udara lebih dari 0.1 mg/kg, formaldehida yang terhisap bisa
menyebabkan iritasi kepala dan membran mukosa, yang menyebabkan keluar air
mata, pusing, tengorokan serasa terbakar, serta kegerahan.
·
Iritasi kepala dan
membran mukosa, yang menyebabkan keluar air mata, pusing, teggorokan serasa
terbakar, serta kegerahan
·
Di dalam tubuh, formaldehida bisa menimbulkan terikatnya DNA oleh protein,
sehingga mengganggu ekspresi genetik yang normal. Binatang percobaan yang
menghisap formaldehida terus-terusan terserang kanker dalam hidung dan
tenggorokannya, sama juga dengan yang dialami oleh para pegawai pemotongan
papan artikel. Tapi, ada studi yang menunjukkan apabila formaldehida dalam
kadar yang lebih sedikit, seperti yang digunakan dalam bangunan, tidak
menimbulkan pengaruh karsinogenik terhadap makhluk hidup yang terpapar zat
tersebut.
2.1.5.2 Dampak terhadap lingkungan
Resin ini termasuk kedalam golongan polimer
thermosetting sehingga tahan terhadap panas. Penanggulangan bahan ini tidak
dapat dilakukan secara sederhana. Karena bahan ini jika rusak tidak dapat
dibentuk kembali, maka hal yang dapat dilakukan adalah :
-
Membuatnya menjadi barang baru (recycle)
-
Dibakar
dengan suhu pemanasan yang sangat tinggi, yaitu menggunakan insenerator ( suhu
800-1000oC)
2.1.6 Penanggulangan limbah
polimer resin urea-formaldehid
Alat yang digunakan untuk melakukan
pembakaran polimer ini adalah insenerator. Insenerator dapat membakar dan
mengubah limbah hingga yang tersisa hanya abu dan gasnya saja. Insenerator akan
membakar polimer ini dengan suhu sangat tinggi, yaitu 800-1000oC.
.
2.1.8.a Insenerator skala kecil
2.1.8.b
Insenerator skala besar
Gas
hasil pembakaran polimer tersebut masih mengandung zat berbahaya, maka untuk
meminimalisirnya dilakukan proses pengolahan lanjutan, yaitu dengna kondensasi.
Kondensasi merupakan satu metoda untuk mengubah gas menjadi zat cair. Hasil
dari kondensasi ini (cairan) akan mengandung za berbahaya lebih sedikit dari
limbah dalam bentuk gasnya. Setelah cair, limbah tersebut dapat diolah atau
difiltrasi untuk menjadi air pemakaian
luar (bukan untuk konsumsi makhluk hidup) atau dapat langsung dibuang ke
lingkungan
2.2.
Resin Fenol
Formaldehid
Fenol
formaldehid merupakan resin sintetis yang pertama kali digunakan secara
komersial baik dalam industri plastik maupun cat (surface coating). Sifat
bahan keras, kuat dan awet dapat dicetak dengan berbagai kondisi.
Definisi Resin
Phenol Formaldehide
Phenol formaldehid termasuk kelompok resin sintetis
yang dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dengan formaldehid.
Phenol formaldehid dapat diaplikasikan sebagai vernis karena dapat membentuk
lapisan film yang kering.
Resin Fenol
Formaldehid termasuk polimer thermoset. Polimer Thermoset memiliki perilaku
sebagaimana logam yang getas, gelas, atau keramik sebagai akibat dari struktur
rantai molekulnya yang kaku dengan ikatan kovalen membentuk jejaring 3 dimensi.
Pada saat polimerisasi jejaring terbentuk lengkap dan terbentuk kaitan silang
tiga dimensi secara permanen.
Proses
pembentukan tidak bersifat irreversible. Tidak seperti halnya polimer
thermoplastik, thermoset tidak memiliki Tg (temperatur transisi gelas yang
jelas. Kekuatan dan kekerasan dari thermoset pun tidak banyak dipengaruhi oleh
kenaikan temperatur dan laju deformasi.
Sifat-Sifat Polimer
Termosetting
Sifat produk akhir berbeda terutama karena rumusan
bahan mentahnya, jenis dan banyaknya katalis, pengisi, dan pemilihan medium
dalam hal resin fenol. Keuntungannya adalah sebagai berikut :
1. Mudah dibentuk, dan menguntungkan dalam
kestabilan dimensi. Kurang penyusutannya dan kurang keretakannya.
2. Unggul dalam sifat isolasi listrik.
3. Relatif tahan panas dan dapat padam
sendiri.
4. Unggul dalam ketahanan asam
Kerugiannya adalah sebagai berikut :
1. Kurang tahan terhadap alkali
2. Aslinya agak berwarna, jadi tak bebas
dalam pewarnaan
3. Ketahanan busur listriknya tidak baik
2.2.1. Jenis
resin fenol formaldehid
Berdasarkan perbandingan mol
reaktan dan jenis katalis yang
digunakan, resin phenol formaldehid dibagi menjadi 2 jenis yaitu novolak dan
resol.
· Novolak
yang bersifat termoplast. Jenis novolak dibuat pada suasana asam dengan
penambahan HCl, suhu 900C, dan waktu reaksi 5 jam. Novolak merupakan hasil
reaksi antara phenol ekses dengan formaldehid
oleh adanya katalis asam. Jenis katalis
asam yang sering digunakan adalah asam sulfat, asam klorida,
dan asam oksalat dengan konsentrasi
rendah. Hasil reaksi akan membentuk produk yang termoplast dengan berat
molekul500 - 900. Kondisi optimum jenis novolak diperoleh
pada pH 2,5 dan perbandingan reaktan 1 : 0,8. Agar
novolak menjadi bersifat termoset maka membutuhkan pemanasan
dan penambahan crosslinking agent (Frisch, 1967). Hasil
penelitian menunjukkan bahwa dengan bertambahnya pH dan perbandingan reaktan,
waktu kering semakin lama. Pada novolak,
reaksi polikondensasi dapat berlangsung sempurna sampai membentuk rantai
dengan struktur methylenelink dan phenol terminate tanpa adanya gugus
fungsional dan tidak dapat cure dengan sendirinya.Pada suasana asam, raeksi
kondensasi (pembentukan jembatan methylene) berjalan cepat
dibanding pembentukan gugus methylol (Hesse, 1991). Aplikasi
jenis novolak sebagai vernis kayu menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat
gloss tinggi) dibanding dengan jenis resol.
·
Resol bersifat thermoset, merupakan
hasil reaksi antara phenol
dengan formaldehid ekses
oleh adanya katalis basa. jenis
resol dibuat pada suasana basa dengan penambahan NaOH, suhu 800C dan waktu
reaksi 3 jam. Untuk
jenis resol dicapai pada pH 10 dan perbandingan mol reaktan 1 : 2. Jenis katalis basa yang
sering digunakan adalah natrium hidroksida dan ammonium hidroksida pada pH
=8-11. Produk phenol formaldehid yang dihasilkan dengan
katalis natrium hidroksida akan mempunyai sifat larut dalam air dan apabila katalis yang digunakan ammonium hidroksida
akan memberikan sifat tidak larut dalam air yang dikarenakan terbentuk bis dan
trishydroksylbenzylamin (Martin, 1956).
Adapun cara pembuatan Novolak adalah
sebagai berikut (Rokhati, 2008) :
Disiapkan fenol
Ditambahkan formaldehid
Diperoleh
monomethylol phenol
Ditambahkan fenol
Diperoleh
dihidroksi diphenil methane
Selesai
2.3. Pembuatan
Resin Fenol Formaldehida
Phenol
formaldehid dihasilkan dari reaksi polimerisasi antara phenol dan
formaldehid. Reaksi terjadi antara phenol pada posisi ortho maupun para
dengan ormaldehid untuk membentuk rantai yangcrosslinking dan pada akhirnya
akan membentuk jaringan tiga dimensi (Hesse, 1991).
2.4. Kegunaan resin Fenol Formaldehida
Salah satu aplikasi dari resin
phenol formaldehid adalah untuk vernis. Vernis adalah bahanpelapisakhir yang
tidak berwarna (clear un pigmented coating ). Istilah vernis
digunakan untuk kelompok cairan jernih yang memiliki viskositas 2 ± 3
poise, yang bila diaplikasikan akan membentuk lapisanfilm tipis yang kering dan
bersifat gloss (glossy film). Proses pengeringan pada vernis dapat
melalui penguapan (evaporasi) dari solvent, oksidasi dengan udara, dan
polimerisasi sejumlah unsur yangterkandung dalam vernis. Hasil akhir dari
vernis adalah lapisan film transparan yang memperlihatkantekstur bahan yang
dilapisi.Perkembangan phenol formaldehid untuk aplikasi vernis dan lacquer
telah mampu menyaingi produk melamin formaldehid karena harganya yang
lebih murah. Selain itu, hasil aplikasinya dapat memunculkan
jenis vernis dan lacquer yang berwarna sedangkan melamin formaldehid
tidak berwarna sehingga bila diinginkan hasil aplikasi yang berwarna
tidak perlu penambahan zat warna.Produk phenol formaldehid ada yang memberikan
warna jernih kekuning-kuningan tetapi ada juga yang
kecoklatan sampai kemerah-merahan.
Selain itu digunakan
untuk bahan pelapis
dan laminating pengikat batu gurinda dan pengikat logam, dapat dicetak menjadi
kotak, tutup botol, tangkai pisau, kotak radio dan TV
Aplikasi Penggunaan Resin Phenol Forlmaldehide
Bentuk yang rumit dapat dicetak. Digunakan untuk komponen dalam bidang
listrik dan komunikasi. Tabel di bawah ini menunjukan jenis, karakteristik dan
penggunaan.
Tabel 12.1
Karakteristik Dan Penggunaan Polimer Termosetting
Jenis
|
Dasar
|
Karakteristik
|
Penggunaan
|
Umum
|
Bubuk kayu atau bubuk tanaman
|
Murah, isolasi listrik yang baik.
|
Alat listrik secara umum soket dst.
|
Isolasi listrik
|
Bubuk kayu atau bubuk tanaman
|
Sifat listrik dan tahan air serta sifat mekanisnya
cukup baik
|
Komponen yang isolasi listriknya diperlukan, untuk
alat komunikasi, otomotif dan mesin lainnya.
|
Isolasi frekuensi tinggi
|
Anorganik
|
Sifat listrik yang sangat baik terutama untuk
frekuensi tinggi
|
Komponen untuk alat komunikasi tanpa kabel,
jaringan listrik frekuansi tinggi.
|
Mesin-mesin listrik
|
Bubuk kertas dan bahan berserat lainnya.
|
Sifat listrik dan mekaniknya baik, terutama kekuatan impaknya.
|
Komponen mesin-mesin listrik (kotak, tutup dan
komponen lainnya untuk operasi mekanik)
|
Tahan panas
|
Asbes dan bahan
anorganik lainnya.
|
Tahan panas, baik untuk penggunaan komponen tahan
bakar dan tahan busur listrik.
|
Komponen untuk kapal laut, kereta api, dan peralatan
listrik berat.
|
Selain hal di atas, resin fenol juga kadang-kadang
digunakan sebagai resin tukar ion ketika gugus-gugus fungsional yang lain
hadir, juga dipakai sebagai lak dan pernis, senyawa cetakan, bahan laminating
(teristimewa untuk panel dinding dekorasi dan taplak meja, dan bahan perekat
(khususnya untuk kayu lapir dan particle board).
2. Penggunaan Resin Phenol
Forlmaldehid Sebagai Vernis
Novolak yang bersifat termoplast dan resol yang
bersifat termoset. Jenis novolak dibuat pada suasana asam dengan
penambahan HCl, suhu 90 oC, dan
waktu reaksi 5 jam, sedangkan jenis resol dibuat pada suasana basa dengan
penambahan NaOH, suhu 80 oC dan waktu reaksi 3 jam. Hasil resin phenol
formaldehid diaplikasikan sebagai vernis pada kayu jati. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa dengan bertambahnya pH dan perbandingan reaktan, waktu kering
semakin lama. Kondisi optimum jenis novolak diperoleh pada pH 2,5 dan
perbandingan reaktan 1 : 0,8, sedangkan untuk jenis resol dicapai pada pH 10
dan perbandingan mol reaktan 1 : 2.
Aplikasi jenis novolak sebagai vernis kayu
menghasilkan warna yang lebih cerah (tingkat gloss tinggi) dibanding dengan
jenis resol.
Tabel 12.2 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu
kering
(Jenis novolak) pH
|
Waktu
kering (jam)
|
|||||
P:F =
1:0,5
|
P:F =
1:0,75
|
P:F =
1:0,8
|
P:F =
1:0,85
|
P:F =
1:0,9
|
||
1
|
1.5
|
2.5
|
2.25
|
4
|
5.5
|
|
2
|
1.5
|
3
|
4
|
12
|
24
|
|
2,5
|
2
|
4
|
5.25
|
12
|
48
|
|
3
|
4,25
|
5
|
16
|
24
|
72
|
|
4
|
24
|
24
|
24
|
48
|
72
|
|
Dari data tabel 12.2
dapat dilihat bahwa dengan semakin tinggi pH reaksi, waktu kering vernis
semakin lama. Dengan naiknya pH maka kecepatan reaksi kondensasi semakin
lambat, semakin naik pH maka rantai yang dibentuk semakin bercabang sehingga BM
polimer bertambah besar. Perbandingan reaktan (rasio mol phenol : formaldehid)
akan berpengaruh pada properties produk dan struktur polimer yang dihasilkan.
Tabel 12.2 juga menunjukkan bahwa semakin tinggi perbandingan
reaktan (P:F), waktu kering vernis semakin lama. Semakin tinggi perbandingan
P:F maka struktur rantai yang dibentuk semakin kompleks (mulai dari short
chain polimers hingga high cross-linked polymers). Semakin besar BM
senyawa resin yang dihasilkan, mengakibatkan waktu kering semakin lama. Karena
rasio Formaldehid kurang dari satu mol per mol phenol maka walaupun mempunyai
fungsionalitas yang cukup namun tidak mampu untuk membentuk produk yang
termoset tetapi membentuk produk yang termoplast dengan berat molekul 500-900.
Agar novolak menjadi bersifat termoset maka dibutuhkan pemanasan dan penambahan
crosslinking agent (Frisch, 1967).
Pada jenis resol, reaksi berlangsung pada suasana basa. Pada
suasana basa reaksi addisi berjalan dengan cepat sedangkan reaksi kondensasi
(pembentukan jembatan methylen) berjalan lambat sehingga produk yang terbentuk
bersifat termoset.
Tabel 12.3 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu
kering
(Jenis resol) pH
|
Waktu kering (jam)
|
|||||
P:F = 1:1,25
|
P:F = 1:1,5
|
P:F = 1:2
|
P:F = 1:2,5
|
P:F = 1:3
|
||
9
|
0.5
|
0.75
|
1
|
1.25
|
1.5
|
|
10
|
1
|
1.25
|
1.25
|
1.75
|
1.75
|
|
11
|
1.5
|
1.67
|
1.67
|
2.25
|
2.25
|
|
12
|
2.25
|
2.42
|
2.42
|
3.25
|
3.25
|
|
13
|
2.5
|
2.87
|
2.87
|
4
|
4
|
|
Tabel 12.3 menunjukkan
bahwa pengaruh pH dan perbandingan reaktan terhadap waktu kering vernis tidak
berbeda dengan yang terjadi pada jenis novolak. Namun waktu kering vernis jenis
resol lebih cepat dibanding dengan jenis novolak, karena resin jenis novolak
mempunyai sifat termoplast, sedangkan resol mempunyai sifat termoset.
Nilai gloss merupakan pengamatan secara visual hasil refleksi dari
permukaan suatu bahan. Semakin tinggi nilai gloss, maka permukaan bahan yang
dilapisi akan semakin mengkilap. Oleh karena itu sering kali nilai gloss dapat
digunakan untuk menggambarkan kualitas dari vernis. Tabel 3 dan 4 menggambarkan
hasil pengukuran gloss dari resin phenol formaldehid yang digunakan sebagai
vernis pada kayu jati.
Tabel 12.4 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap Nilai
Gloss
(Jenis novolak) pH
|
Nilai Gloss (%)
|
||||
P:F = 1:0,5
|
P:F = 1:0,75
|
P:F = 1:0,8
|
P:F = 1:0,85
|
P:F = 1:0,9
|
|
1
|
52,7
|
60,5
|
73,1
|
60
|
60
|
2
|
60,4
|
71
|
75
|
70,5
|
63
|
2,5
|
67,6
|
70,5
|
78,4
|
64,7
|
63
|
3
|
60,1
|
58,5
|
63,5
|
54,8
|
57,2
|
4
|
43,3
|
50,5
|
50
|
48,1
|
45
|
Tabel 12.5 Hubungan pH dan perbandingan reaktan terhadap Nilai
Gloss
(Jenis resol) pH
|
Nilai Gloss (%)
|
|||||
P:F = 1:1,25
|
P:F = 1:1,5
|
P:F = 1:2
|
P:F = 1:2,5
|
P:F = 1:3
|
||
9
|
7,5
|
8,5
|
21,5
|
15
|
6,8
|
|
10
|
8
|
12
|
26,6
|
18,8
|
7
|
|
11
|
6
|
5,6
|
12
|
7,3
|
4,6
|
|
12
|
3,9
|
3,4
|
9,5
|
4,7
|
2,5
|
|
13
|
3
|
3,2
|
8,6
|
2,7
|
2
|
|
Data hasil penelitian
menunjukkan bahwa tingkat gloss tertinggi pada jenis novolak diperoleh pada pH
2,5 (tabel 12.4), sedangkan pada resol diperoleh pada pH 10 (tabel 12.5). Pada
pH semakin tinggi, selain formaldehid bereaksi dengan phenol membentuk resin
phenol formaldehid, formaldehid juga akan mengadakan reaksi canizzaro menghasilkan
asam formiat dan methanol sehingga reaksi polimerisasi akan berjalan lambat dan
tingkat gloss menjadi turun. Pengaruh perbandingan reaktan terhadap nilai gloss
menunjukkan bahwa nilai gloss tertinggi untuk novolak diperoleh pada perbandingan
mol phenol : formaldehid 1:0,8 (tabel 12.4), sedangkan untuk resol pada
perbandingan 1:2 (tabel 4). Nilai gloss novolak lebih tinggi dibanding resol.
Tabel 12.6
Perbandingan P:F terhadap warna vernis
Resol
|
Novolak
|
||
P:F
|
Warna
|
P : F
|
Warna
|
1:1,25
|
Merah kecoklatan
|
1:0,5
|
Kuning kecoklatan
|
1:1,5
|
Merah kekuningan
|
1:0,75
|
Kuning kecoklatan
|
1:2
|
Merah kekuningan
|
1:0,8
|
Kuning kecoklatan
|
1:2,5
|
Merah kecoklatan
|
1:0,85
|
Kuning kecoklatan
|
1:3
|
Merah kecoklatan
|
1:0,9
|
Kuning kemerahan
|
Tabel 12.6 menunjukkan
hasil warna kayu jati yang telah divernis dengan vernis jenis novolak dan resol
dari berbagai perbandingan phenol dan formaldehid. Vernis jenis resol yang
memberikan warna yang lebih tua dibanding dengan vernis jenis novolak
2.5. Pengaruh
Terhadap Badan
Karena resin formaldehida dipakai dalam
bahan konstruksi seperti kayu lapis/tripleks, karpet, dan busa semprot dan
isolasi, serta karena resin ini melepaskan formaldehida pelan-pelan,
formaldehidamerupakan salah satu polutan dalam ruangan yang sering ditemukan.
Apabila kadar di udara lebihdari 0,1 mg/kg, formaldehida yang terhisap bisa
menyebabkan iritasi kepala dan membran mukosa,yang menyebabkan keluarnya air
mata, pusing, teggorokan serasa terbakar, serta kegerahan.Jika terpapar formaldehida
dalam jumlah banyak, misalnya terminum, bisa menyebabkan kematian.Dalam tubuh
manusia, formaldehida dikonversi menjadi asam format yang meningkatkan
keasamandarah, tarikan nafas menjadi pendek dan sering, hipotermia, juga koma,
atau sampai kepada kematiannya. Di dalam tubuh, formaldehida bisa
menimbulkan terikatnya DNA oleh protein, sehingga menggangguekspresi genetik
yang normal. Binatang percobaan yang menghisap formaldehida terus-terusan
erserang kanker dalam hidung dan tenggorokannya, sama juga dengan yang dialami
oleh para pegawai pemotongan papan artikel. Tapi, ada studi yang
menunjukkan apabila formaldehida dalamkadar yang lebih sedikit, seperti yang
digunakan dalam bangunan, tidak menimbulkan pengaruhkarsinogenik terhadap
makhluk hidup yang terpapar zat tersebut.
2.6. Pertolongan pertama bila terjadi keracunan
akut
Pertolongan tergantung pada konsentrasi cairan dan
gejala yang dialami korban. Sebelum ke rumahsakit, berikan arang aktif (norit)
bila tersedia. Jangan melakukan rangsangan agar korban muntah,karena akan
menimbulkan resiko trauma korosif pada saluran cerna atas. Di rumah sakit
biasanya timmedis akan melakukan bilas lambung (gastric lavage), memberikan
arang aktif (walaupun pemberianarang aktif akan mengganggu penglihatan pada
saat endoskopi). Endoskopi adalah tindakan untuk mendiagnosis terjadinya
trauma esofagus dan saluran cerna. Untuk meningkatkan eliminasi formalindari
tubuh dapat dilakukan hemodialisis (cuci darah). Tindakan ini diperlukan bila
korbanmenunjukkan tanda-tanda asidosis metabolik berat.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar