Plastik Selular (Cellular Foam)


BAB II TINJAUAN PUSTAKA



Salah satu cara proses pengolahan plastik adalah menggunakan metode foaming. Pemrosesan plastik dengan cara foaming adalah pemrosesan yang dilakukan dengan cara mendispersikan gas sebagai blowing agent ke dalam material  plastik  sehingga  terbentuk    plastik  berpori  (foamed  plastik).  Proses pengolahan plastik dengan cara foaming  dikembangkan dalam dua bentuk, yaitu plastik selular dan plastik mikroselular.

II.1  Plastik Selular (Cellular Foam)

Proses pengolahan plastik selular merupakan pemrosesan plastik secara konvensional.  Metode  ini  dalam  pembuatannya  menggunakan  bahan  –  bahan kimia yang berbahaya  sebagai blowing agent seperti CFC (Chlorofluorocarbon), HCFC (Hidrochlorofluorocarbon) atau senyawa beracun seperti benzene, toluene, acetone dan lain – lain yang tidak baik bagi kesehatan manusia dan lingkungan. Penggunaan polimer selular secara komersial untuk karet spon (sponge rubber) diperkenalkan antara tahun 1910 dan 1920. Namun polimer selular ini baru dipergunakan secara luas sejak 1940. Densitas sel yang dihasilkan pada plastik
jenis ini lebih kecil dari 106 sel/cm3 dan ukuran sel lebih besar dari 100 ȝm .


II.2  Plastik mikroselular

Teknologi perkembangan plastik selular adalah plastik foam mikroselular. Plastik    foam    mikroselular    baru    dikembangkan    pada    awal    tahun    1980. Pengembangan produksi plastik mikroselular ditujukan untuk memperoleh plastik dengan densitas sel tinggi, diameter sel kecil dan rasio ekspansi volume tinggi. Kelebihan yang dimiliki plastik ini antara lain, memiliki  karakteristik fisik yang lebih baik dibandingkan plastik seluler, disamping prosesnya yang lebih aman bagi lingkungan dan kesehatan.
 




II.2.1 Morfologi Plastik Mikroselular

Plastik dibedakan menjadi dua macam, yaitu amorphous plastic dan semicrystalline plastic. Terdapat dua daerah kekristalan pada jenis plastik semikristal : daerah amorf dan daerah kristal. Secara umum pembentukan struktur sel polimer berkristal lebih sulit dikontrol dibanding foam polimer amorf. Ketika gas  tidak  larut  dalam  kristal,  larutan  polimer–gas    yang  dibentuk  selama pemrosesan plastik mikroselular tidak seragam.
Model berumbai (fringed micelle) didefinisikan sebagai kekristalan dengan istilah daerah-daerah teratur yang disebut kristalit (crystallite), dimana sembarang rantai polimer tertentu bisa memanjang melalui sejumlah kristalit. Polimer kristal umumnya lebih luas, lebih kuat, lebih keruh, lebih tahan terhadap pelarut, dan massa jenisnya lebih tinggi dibanding polimer yang amorf, sehingga dengan semakin tinggi derajat kekristalannya, maka semakin kuat pula sifat-sifatnya.
Morfologi kristal yang diamati dalam plastik sebagian besar memiliki struktur  linier  dan  teratur.  Ketidakteraturan  atau  percabangan  dalam  rantai molekul  akan  menyebabkan  struktur  amorf.  Molekul-molekul  atom  tersusun dalam bentuk rantai polimer yang saling berinteraksi, bergabung menggunakan ikatan antar rantai sehingga membentuk kumpulan rantai yang disebut lamella, digambarkan sebagai struktur kristal tunggal polimer dengan bentuk dan susunan rantai yang sama. Interaksi inilah yang menentukan sifat-sifat fisik polimer.
Terdapat  empat  macam  model  lamella :  a)  regular ,  b)  irregular  ,  c) switchboard ,  d) loose loop. Macam-macam bentuk lamella digambarkan model dua dimensi pada gambar di bawah ini. Semua struktur kristal tunggal polimer mempunyai bentuk umum yang sama, digambarkan sebagai rangkaian rantai yang berbentuk  flat  dengan  ketebalan  sekitar  100  Å  dan  luasannya  dalam  ukuran micron   persegi.   Ketebalannya   tergantung   pada   temperatur   kristalisasi   dan perlakuan annealing. Suatu polimer memiliki struktur yang teratur dengan mengandung gugus-gugus sangat polar yang menimbulkan interaksi dipol-dipol yang sangat kuat, kemungkinan berada dalam bentuk kristal. Polimer dikatakan amorf bila tidak memperlihatkan kecenderungan terhadap kekristalan.
 








daerah struktur kristal


daerah struktur amorf




Gambar 2.1. Gambar Model berumbai dengan daerah struktur plastik amorf dan kristal






 


Gambar 2.2. Skema dua dimensi yang menggambarkan bentuk lamella dalam plastik polimer


Untuk mengetahui banyaknya struktur kristal dalam polimer salah satu metode  yang  dapat  dilakukan  adalah  dengan  analisa  Difraksi  X-Ray.  Analisa DXR  menghasilkan  hubungan  sudut  difraksi  2    sebagai  absis  dan  intensitas difraksi I sebagai ordinat yang kemudian dinyatakan dalam bentuk grafik. Dari data tersebut dilakukan perhitungan luasan daerah kristal dan daerah amorf dari
 




polimer sampel dengan menggunakan Metode Luasan dengan menggunakan program Image. Berikut merupakan gambar skematik dari grafik hasil analisa Difraksi X-Ray :
 


Gambar 2.3   Skematik grafik hasil analisa Difraksi X-Ray

Dimana :
Samorf    = luas daerah amorf    2    = sudut difraksi  (derajat)
Stotal    = luas keseluruhan        

maka luasan daerah kristal dan amorf dihitung dengan metode luasan persegi :

 
S     I  2     x     2
 
(2.1)
 


sehingga nilai kristalinitas dihitung berdasarkan persen luasan tersebut :

Luasan Area Kristal
X 100% Luasan Area Total (Luasan Area Kristal + Luasan Area Amorf)

 
1
X c    S
 
S amorf total
 

x    100  %
 

(2.2)
 

Struktur  sel  yang  dihasilkan  plastik  mikroselular  adalah  struktur  sel tertutup yang    memiliki high impact yang tinggi (hingga lima kali lipat plastik murni),  ketahanan  dalam  waktu  yang  lama  (hingga  40  kali  plastik  murni), stabilitas thermal yang tinggi dan thermal konduktivitas yang rendah.
 




Berikut    ini   perbedaan   karakteristik   dari   plastik    foam   selular   dan

mikroselular :

    Plastik foam selular    Plastik foam mikroselular



Struktur    
Diameter Sel : 30 – 300 ȝm

Densitas sel : 102 – 106 sel/cm3

Distribusi sel : besar    Diameter Sel : 0,1 – 10 ȝm

Densitas  sel  :  109   –  1015

sel/cm3

Distribusi sel : kecil




Blowing agent    Chlorofluorocarbon    (CFC),

Hydrochlorofluorocarbon    ), Hydrofluorocarbon    (HFC), Komponen    organik     volatil (pentane, butan, dll)    

Carbon dioxide (CO2) Nitrogen (N2), Campuran CO2 dan N2
Pengaruh

terhadap lingkungan    Mudah  terbakar  dan  sebagian

atau  keseluruhan  tidak  dapat direcycle    
Ramah,    aman    dan    dapat direcycle



Penerapan    Baki    makanan,    pengepakan,

struktur    pengapung,    lapisan absorber,   isolasi  dan  lain  – lain.    Otomotif,    biomedical,

isolasi    khusus,    peralatan olah raga, mikro filter dan lain - lain

Tabel 2.1. Perbedaan karakteristik dari plastik foam selular dan mikroselular
 




II.2.2 Proses Pembuatan Plastik Mikroselular
Secara  skematik  pembentukan  proses  pembuatan  plastik  mikroselular dapat dilihat pada gambar 2.4 di bawah ini.



 
.


Pembentukan larutan homogen polimer - gas
 
Gas
 
Polimer

Penjenuhan Temperatur Tekanan
Waktu penjenuhan
 




 
Nukleasi dan pertumbuhan sel
 


Dekompresi
Membentuk sistem tidak stabil
 




 








Pengontrolan terhadap pertumbuhan sel
 
Interval waktu


Pemanasan
Temperatur
Waktu

Pendinginan



     Produk     
 



Pendingi nan
 



Gambar 2.4. Proses pembuatan plastik mikroselular
 




Secara umum terdapat tiga tahapan utama dalam pemrosesan plastik mikroselular, yaitu tahap pembentukan larutan jenuh polimer–gas, tahap laju nukleasi gelembung gas dan pertumbuhan sel dengan cara menurunkan tekanan dengan cepat sehingga kelarutan gas dalam polimer menurun dan sistem polimer– gas menjadi tidak stabil. Maka gas akan berkembang membentuk sel (voids). Dan yang  terakhir  adalah tahap pengontrolan pertumbuhan sel untuk  mendapatkan struktur sel yang diinginkan

II.2.2.1 Pembentukan Larutan Polimer – Gas

Proses ini dilakukan dalam tangki penjenuhan pada temperatur, tekanan dan waktu  penjenuhan tertentu. Pengertian larutan homogen gas–polimer  seperti yang dijelaskan Baldwin dkk [5], dimana jika terdapat   8 %   berat CO2, maka perbandingan gas dan polimer adalah 72,2 gmol gas/gmol polimer (misal, PET, Mw  =40000).  Ini  berarti  jumlah  gas  sangat  besar  jika  dibandingkan  dengan jumlah polimer, sehingga dapat dikatakan bahwa gas bertindak sebagai pelarut dan polimer sebagai zat terlarut.
Sato  dkk [19]  pada tahun 1999  melakukan penelitian dan perhitungan terhadap kelarutan CO2  dan N2  dalam polystyrene, polypropylene, polyethylene densitas tinggi, juga diprediksi dengan persamaan Sanchez-Lacombe berdasarkan data  hasil penelitian  Sato  dkk,  seperti terlihat  pada  Gambar  2.4.  Gambar  ini menunjukkan kelarutan blowing agent pada polypropylene lebih besar daripada polystyrene. Hal ini disebabkan oleh polypropylene memiliki struktur rantai kristal yang lebih teratur dan rapat, sehingga banyak gas yang mampu bertahan di dalamnya. Pada polystyrene memiliki struktur rantai amorf, sehingga gas mudah berdifusi keluar.
 




 


Gambar 2.5. Kelarutan karbon dioksida dan nitrogen dalam polypropylene dan polystyrene pada berbagai temperatur penjenuhan .




II.2.2.2 Nukleasi dan Pengontrolan Terhadap Pertumbuhan Sel

Selanjutnya larutan polimer – gas yang terbentuk tersebut dibawa ke keadaan thermodinamika yang tidak stabil dengan mengurangi tekanan gas secara cepat untuk mendorong terjadinya nukleasi gelembung gas dan pertumbuhan sel. Penurunan tekanan secara cepat akan menurunkan energi bebas larutan sehingga terjadi nukleasi gelembung – gelembung    gas didalam plastik secara acak dan blowing agent akan berdifusi keluar atau ke dalam sel-sel  tersebut. Selanjutnya sampel akan dikeluarkan dan didinginkan
Nukleasi  gelembung  gas  diteliti  oleh  Colton  dan  Suh.  [9]  Penelitian tentang nukleasi sel dilakukan terhadap polystyrene dengan additive zinc stearat sedangkan blowing  agent  adalah N2   dan CO2. Mereka membagi menjadi tiga daerah nukleasi yaitu nukleasi homogen, heterogen dan nukleasi campuran (mixed mode).  Nukleasi homogen terjadi ketika komponen kedua yang dilarutkan dalam fase pertama membentuk fase kedua stabil, seperti gelembung gas dalam liquid. Nukleasi  heterogen terjadi ketika  fase ketiga  yang terbentuk pada permukaan kedua  fase  lainnya,  seperti gelembung  gas  pada  permukaan  liquid  dan  solid. Nukleasi campuran (mixed mode) terjadi ketika nukleasi homogen dan heterogen berada pada regim transisi antara nukleasi homogen dan heterogen.
 




A.Nukleasi Homogen

Nukleasi homogen dari gelembung gas dalam polimer dapat dijelaskan dengan teori nukleasi dengan modifikasi penjumlahan antara energi volumetrik dan energi interfacial. Pembentukan gelembung gas dalam polimer melalui proses thermodinamika reversible mempunyai perubahan energi bebas Gibbs sebesar :
Ghom= -Vb  P +    bp    bp    (2.3)

dimana : Vb adalah volume sel yang terbentuk,    P adalah tekanan gas dalam sel, bp  adalah luas permukaan sel,    bp  adalah energi antar muka pada sel. Jika bentuk sel adalah bola dan harga     bp adalah isotropis maka energi bebas diatas
menjadi :

 
Ghom = -(4/3)
 
r 3    P
 
2
bp
 
(2.4)
 

dimana : r adalah jari-jari sel. Ukuran kritis jari-jari nukleasi gelembung gas (r*)

terjadi pada saat    G    maksimum/pada saat    dG    0 , maka didapat :
dr

 
2  bp
r*=
P
 

(2.5)
 

sehingga energi bebas gibbs dalam persamaan (2.4) menjadi :
 

16    3
G*hom =    bp
3  P 2
 


(2.6)
 

Penambahan satu/lebih molekul gas ke suatu nuclei kritis akan mengubah sel tersebut menjadi stabil. Jika terjadi dengan suatu frekuensi maka kecepatan nukleasi gelembung gas homogen, N hom diberikan oleh persamaan berikut :
Nhom = C0f0 exp ( -    G*hom/ kT )    (2.7)


dimana :    
Nhom    =  jumlah inti yang dihasilkan percm3/s
    Co

fo

k    =  konsentrasi gas ( jumlah mol percm3 )

=  faktor frekuensi dari molekul gas

=  konstanta Boltzman’s
 




Dekompresi/pemanasan








Larutan homogen gas dalam polimer





Nukleasi






Energi Interfasial    r2

G




r*    r

Ghom


Energi Volumetrik    r3


Gambar 2.6.  Perubahan energi bebas dalam nukleasi gelembung gas homogen pada sel



B. Nukleasi Heterogen
Untuk nukleasi heterogen juga digambarkan oleh teori nukleasi klasik. Nukleasi gelembung gas pada interface polimer dan partikel solid, terlihat pada Gambar 2.7. Keseimbangan tegangan permukaan interfacial dapat  dilihat  pada persamaan:
 

ap    bp
 

ab cos
 

…………………………………………………….(2.8)
 




dimana  :    ap  ,    bp  ,    ab   adalah  tegangan  permukaan  partikel  solid  -  polimer, bubble-  polimer  dan  partikel  solid-bubble  serta    adalah  sudut  pembasahan interface maka pembentukkan gelembung akan terkumpul seiring dengan energi
bebasnya seperti persamaan :
 

Ghet
 

Vb    P
 


bp   bp
 


ab   ab
 


ap   ap
 

……………………………(2.9)
 

 
dimana  :  Vb   =  volume  bubble  dan
 

bp ,
 
ab ,
 
ap   adalah  luas  bubble  polimer,
 

partikel aditif-bubble dan partikel aditif-polimer, maka persamaan diatas menjadi :

 

Ghet
 
4  r 3    P
3
 

4 r 2   bp
 

S (  )
 

……………………………………(2.10)
 

dimana: S (    ) hanya tergantung pada sudut pembasahan    dan bernilai 1/hr, menghasilkan jari-jari kritis, r* dan energi bebas gibbs yang dibutuhkan untuk
nukleasi kritis :
 

r*   = 2
 

BP    dan S (    ) = (1/4) (2 + cos  ) (1 - cos  )2 ………………... (2.11)
p

16    bp 3
 
G*het=
 

3  P 2
 
S (  )
 
………………………………………… (2.12)
 


Laju nukleasi heterogen dapat digambarkan sebagai laju nukleasi homogen dan

diperoleh persamaan :
 


Nhet=C1f1exp
 

G *het
kT
 


…………………………………….…(2.13)
 




GL

 


SL
Gas
 
Polimer
 


Partikel
SG
R


Gambar   2.7   Bentuk   optimal   spherical   dari   pembentukan   gelembung   gas heterogen
 




Proses pertumbuhan sel yang telah ternukleasi dipengaruhi oleh proses pemanasan    setelah    dilakukan   dekompresi    sebelum   dilakukan    penghentian terhadap pertumbuhan sel melalui proses pendinginan. Pada tahun 1999 Sumarno, dkk [15] telah melakukan penelitian tentang pembuatan plastic mikrosellular dengan metode pemanasan lambat  (late  heating) dan pemanasan cepat  (quick heating). Pada pemanasan lambat, setelah sampel dilakukan proses penjenuhan yang selanjutnya dilakukan dekompresi, sampel diambil secara cepat dari tangki penjenuhan (kurang dari 30 detik). Setelah interval waktu tertentu (kurang lebih 3 menit  setelah dekompresi),  sampel tersebut  dipanaskan dalam silicon  oil bath pada  suatu  temperature  foaming  untuk  waktu  tertentu,  kemudian  dicelupkan dalam ice water bath. Pada pemanasan cepat sampel diletakkan pada brass tray untuk  proses  penjenuhan.  Setelah  didekompresi,  sampel  dijaga  dalam  tangki untuk  waktu  pemanasan  yang  diinginkan  untuk  memanaskan  sampel    oleh kapasitas panas dari rak dan tangki. Setelah proses pemanasan, air dingin dialirkan kedalam tangki untuk  menghentikan proses  pemanasan.  Hasil penelitian yang telah dilakukan ini memberikan kesimpulan bahwa densitas sel dan diameter sel yang  diproses dengan quick  heating lebih besar  daripada dengan metode late heating.
Pemrosesan plastik berkristal dilakukan oleh C.B. Park [11], yang meneliti proses pembuatan plastik mikroselular. Mereka melaporkan bahwa pembentukan larutan polimer-gas tidak seragam dan struktur foamnya dipengaruhi oleh kristal. Mereka juga meneliti pengaruh kristalinitas dan morfologi terhadap struktur foam poly ethylene terephtalat, polypropylene, polyethylene   densitas tinggi dan lain- lain. Adanya struktur kristal mempengaruhi kelarutan gas dalam polimer seperti ditunjukkan sebagai berikut :
K = K* ( 1-Xc) ……………………………………………... (2.14) Dimana : K*    = kelarutan gas dalam amorf
Xc   = derajat kristalinitas

Mereka juga menjabarkan bahwa laju pendinginan yang bervariasi akan mempengaruhi kristalinitas. Tekanan dan temperatur penjenuhan dilakukan pada 5
MPa  dan  150  0C  (423,15  K),  diperoleh  hasil  bahwa  sampel  dengan  laju

pendinginan cepat menghasilkan struktur sel yang lebih seragam dibanding laju
 




pendinginan lambat. Maka dari itu untuk memperoleh hasil plastik foam yang baik dilakukan pada temperatur mendekati sampai diatas Tm.
Baldwin dkk, [5]  meneliti sistem PET – CO2  dan diperoleh hasil bahwa
pada  temperatur  180  –  250  oC  (453,15  –  523,15  K),  struktur  plastik  yang dihasilkan bimodal. Sedangkan untuk pemrosesan plastik mikroselular pada PET amorf dan PET semikristal dengan CO2  sampai temperatur 100 oC (373,15 K) struktur sel belum terbentuk. Struktur sel bimodal baru terbentuk pada temperatur
150 oC (423,15 K) atau lebih. Mereka juga meneliti pengaruh waktu penjenuhan,

tekanan penjenuhan, dan konsentrasi gas CO2  terhadap kristalinitas PET. Selain itu juga dilakukan pengukuran gas CO2  yang berdifusi kedalam plastik berkristal pada waktu penjenuhan dan melakukan analisa persen kristalinitas plastik pada waktu penjenuhan dan tekanan penjenuhan tertentu bahwa kristalinitas PET akan meningkat    dengan   kenaikan   waktu   penjenuhan.   Waktu   penjenuhan   dapat dihubungkan dengan banyaknya gas terlarut dalam polimer, dimana semakin lama waktu  penjenuhan  maka  semakin  banyak  gas terlarut  dalam  polimer.  Dengan adanya gas terlarut dalam polimer menyebabkan struktur plastik mengalami perubahan. Bentuk struktur plastik dapat dilihat pada Gambar 2.9 yang menunjukkan bahwa struktur plastik amorf tidak beraturan, maka dengan adanya gas terlarut akan mengalami pergerakan menuju susunan yang lebih teratur mendekati struktur kristal. Sedangkan untuk plastik berkristal susunannya lebih teratur dan akan semakin meningkat dengan adanya gas terlarut. Dengan meningkatnya   waktu   penjenuhan   maka   berat   gas   juga   meningkat   karena banyaknya   gas   terlarut    dalam   polimer.    Hal   ini   mempengaruhi   kenaikan kristalinitas polimer.
 





 


Gambar 2.8. Pengaruh Waktu penjenuhan terhadap % kristalinitas


 
Gambar 2.9. Pengaruh waktu penjenuhan terhadap berat gas  CO2


Peneliti terdahulu pada sistem polypropilene-CO2  dilakukan oleh Rika & Bahtiar [8] pada tahun 2003 tentang pengaruh temperatur dan gas terlarut terhadap perubahan kristalinitas. Penelitian ini dilakukan pada temperatur 130-190 oC (403,15 – 463,15 K). Mereka menyimpulkan bahwa meningkatnya temperatur dan atau gas terlarut akan meningkatkan pergerakan antar rantai baik pada daerah
 




kristal dan daerah amorf sehingga mempengaruhi kristalinitas. Dan perubahan kristalinitas karena pengaruh temperatur dan gas terlarut juga dilakukan oleh Ana dan Bambang [1]  pada system Polipropilen-N2. Mereka menyimpulkan bahwa
meningkatnya temperatur (40 – 100 0C) dengan jumlah gas yang sama antara

3,425 x 10-3–5,709 x 10-3 gr gas/ gr polimer ternyata menurunkan derajat kristalinitas.    Hal    ini    disebabkan    dengan    meningkatnya    temperatur    akan meningkatkan  mobilitas  antar  rantai baik  pada  daerah  kristal  maupun  amorf. Penelitian ini kemudian dilanjutkan oleh Deddy dan Hary pada tahun 2004 [4] dimana diketahui bahwa pada temperatur penjenuhan 125 0C – 160 0C dengan jumlah gas yang sama seperti yang dilakukan Ana dan Bambang terjadi kenaikan kristalinitas dengan naiknya  temperatur penjenuhan dan pengaruh  gas  terlarut tidak signifikan terhadap perubahan kristalinitas.

II.3. Fenomena Perpindahan Massa dan Panas

Skema proses difusi yang terjadi dalam polimer dapat dilihat pada Gambar
2.9. Sampel polimer dengan ketebalan 2L, memiliki konsentrasi larutan seragam, Co dan permukaan pada x = ¡ L. Penyelesaiannya dengan persamaan Laplace untuk perpindahan massa tentang difusi dalam sampel:
 

C  = D    C
 


……………………………………………………(2.15)
 
t    x
2L







C1    C0    C1



0






x

Gambar 2.10. Skematik Difusi gas pada sample
 




Dimana kondisi batasnya :

t = 0    ;    x = x    ;    C = Co
 


t = t    ;    x = 0    ;
 

C  = 0
t
 

x = L    ;    C = C1
dimana C adalah konsentrasi gas, x jarak dari pusat sampel, t dan D adalah waktu dan koefisien difusivitas. Sehingga persamaan menjadi :
 

C    C0    =  1-   4
 

(  1)n
 


exp
 


D(2n
 

1)2
 

2t / 4L2
 

cos (2n
 

1) x …… (2.16)
 
C1    Co
 
n  0 (2n    1)    2L
 

Dari persamaan diatas untuk menghitung perbandingan dari total massa gas yang berdifusi kedalam polimer pada waktu tertentu, Mt terhadap total massa gas yang
berdifusi pada waktu tak hingga, M    :
 

M t    1
M
 



n  0 (2n
 

8
1)2
 


exp
 


D(2n
 


1)2
 


2t / 4L2
 


………………...……. (2.17)
 

pada waktu yang pendek diperoleh persamaan:

 
M t    2
M
 
1 / 2

L2
 

1 / 2
 
2    (  1)n ierfc  nL
n  1    Dt
 

…………………………..….(2.18)
 

Berens dkk [2] . melakukan penelitian impregnasi gas kedalam polimer dengan menggunakan prosedur gravimetri sederhana. Prosedur ini melibatkan penyerapan gas pada sampel polimer dalam tangki bertekanan sederhana diikuti oleh pelepasan dan memindahkan sampel secepat mungkin dari tangki bertekanan ke timbangan dengan memperhitungkan perubahan berat desorpsi pada tekanan atmosfer.Pada saat ditimbang penurunan gas dicatat, kemudian dapat dilakukan plot berat sampel dengan akar waktu desorpsi yang awalnya linier. Difusivitas gas dihitung dari slope plot  ini dengan ketebalan sampel awal. Ekstrapolasi linier waktu desorpsi nol memberikan berat gas dalam sampel pada akhir penyerapan.
 




 

Gambar 2.11. Skema tekanan dan berat sampel terhadap waktu absorpsi dan desorpsi  pada system polimer-gas


Penelitian desorpsi gas untuk memperoleh harga koefisien difusivitas dilakukan  oleh  Kumar  dan  Weller  [17].    Mereka  melakukan  pada  sistem Polikarbonat – CO2 sampel dijenuhkan dengan gas pada tekanan penjenuhan 700
psi dan temperatur  20 oC (293,15  K).  Setelah  jenuh, sampel dikeluarkan dari

tangki dan  ditimbang  secara  periodik  sampai  gas  yang  terdapat  pada  sampel konstan.  Untuk tahap awal difusi,  jumlah gas tetap dalam sampel tiap waktu digunakan untuk menghitung koefisien difusivitas dengan persamaan Crank. Plot grafik Mt /M    sebagai fungsi (t/l2)1/2 seperti pada Gambar 2.11 , kemudian slope untuk menghitung koefisien difusivitas.
 




 

Gambar 2.12 . Kurva desorpsi untuk sistem polikarbonat – CO2 pada 20 oC

Add comment


Go to top