INDUSTRIPOLYETHYLENE TEREPHTHALATEOleh :

Akhmad KautsarDimas Febrianto

PENDAHULUAN

Polyethylene Terepthalate (PET) ini sering dikenal dengan nama polyester memiliki rumus struktur sebagai berikut :

adalah suatu resin polimer termoplastik dari kelompok poliester. PET banyak diproduksi dalam industri kimia dan digunakan dalam serat sintetis, botol minuman, wadah makanan, aplikasi thermoforming, dan resin teknik yang sering dikombinasikan dengan serat kaca.

PET merupakan salah satu bahan mentah terpenting dalam industri tekstil. Kebanyakan (sekitar 60%) dari produksi PET dunia digunakan dalam serat sintetis, dan produksi botol mencapai 30% dari permintaan dunia. Dalam penggunaannya di bidang tekstil, PET biasanya disebut dengan poliester saja.

PET terdiri dari polimerisasi unit – unit monomer etilen tereptalat, dengan pengulangan unit C10H8O4

PET umumnya didaur ulang, dan diberi angka “1”, yang menandakan simbol dapat didaur ulang

PETF

BOPET

Berdasarkan data impor statistik tahun 2002-2004, kebutuhan polyethylene terepthalate (PET) di Indonesia adalah sebagai berikut :

Tabel 1.Data Statistik Impor Polyethylene terepthalate (PET)

TahunKebutuhan Polietilen

Tereptalat (Kg/Tahun)

2002 23.634.7082003 24.834.1832004 74.437.170Sumber : Badan Pusat Statistik,

2002 – 2004

SEJARAH

Pada tahun 1942, John Rex Whinfield dan James Tennant Dickson yang bekerja pada perusahaan Calico Printers Association di Inggris menemukan sintetis polimer linier yang dapat diproduksi melalui Ester Exchange antara Ethylene Glycol (EG) dan Dimethyl terepthalate (DMT) yang menghasilkan polyethylene terepthalate.

JR Whinfield (kiri) dan JT Dickson (kanan)

Pada perkembangan selanjutnya produksi PET untuk serat-serat sintetis menggunakan bahan baku Terepthalate Acid (TPA) dan Ethylene Glycol (EG).

Produksi serat polyester (PET) secara komersial dimulai pada tahun 1944 di Inggris dengan nama dagang “Terylene” dan pada tahun 1953 di Amerika Serikat (Dupont) dengan nama dagang “Dacron”.

Sifat-sifat PET dapat berwujud padatan amorf (transparan) atau sebagai bahan semi-kristal yang putih dan tidak transparan, tergantung kepada proses dan riwayat termalnya.Densitas : + 1,4 g/cm3

: 1,370 g/cm3 (amorf): 1,455 g/cm3 (kristal)

Modulus young (E) : 2800-3100 MPa Tensile strength (σt) : 55-75 MPaTemperatur glass (Tg) : 75 oC Titik leleh : 260 oCKonduktivitas thermal : 0,24 W /(m.K)

Kapasitas panas spesifik : 1,0 kJ / (kg.K)Penyerapan air (ASTM) : 0,16Viscositas intrinsik : 0,629 dl/g Index rerfraksi (nD) : 1,57 – 1,58Batas elastisitas : 50 – 150 %PET mudah larut dalam asam sulfat, asam nitrat,

trifluoro asetat, fenol, meta kresol, dan tetrakloroetan.

Bila dipanaskan pada suhu tinggi dengan adanya air, PET akan terhidrolisa

PET unggul karena titik leleh yang relatif tinggi, kesetabilan dimensi baik, kekakuan-kekuatan mekanik-ketahanan impact tinggi, serapan air-koefisien ekspansi termal rendah.

Proses Produksi

Polyethylene Terepthalate (PET) dapat diperoleh dengan 2 cara, yaitu melalui reaksi ester exchange antara dimethylterepthalate (DMT) dengan ethylene glycol (EG) dan melalui reaksi esterifikasi langsung antara terepthalate acid (TPA) dan ethylene glycol (EG).

A. Persiapan monomer Bis-Hydroxyethyl Terephthalate :

1.DMT dengan EG

+ + 2

Bishidroksietil Tereptalat Metanol

COOCH3

COOCH3

CH2OH

CH2OH

C

C

O

OO

OCH2CH2OH

CH2CH2OH

CH3OH2

2.TPA dengan EG

C

C

OH

OHO

O

+CH2OH

CH2OH

C

C

O

OO

OCH2CH2OH

CH2CH2OH

+ H2O

AirBishidroksietil Tereptalat (BHET)

2

B. Reaksi Prepolimerisasi

2

C

C

O

OO

OCH2CH2OH

CH2CH2OH

20

C C O

OO

CH2CH2O

20

OHHOCH2CH2

CH2OH

CH2OH19

Prepolimer +

C. Reaksi Polikondensasi

C C O

OO

CH2CH2O

20

OHHOCH2CH25

Prepolimer

CH2OH

CH2OH4

+

C C O

OO

CH2CH2O OHHOCH2CH2

100PET

Dalam tahap prepolimerisasi DP meningkat dari 1,5 – 30. Pada akhir tahap polikondensasi, dimana DP mencapai 100, viskositas polimer meningkat sampai beberapa ribu poise dan pembatasan transfer massa menjadi penting. Kecepatan polikondensasi ditentukan oleh laju pengambilan EG.

Parameter ProsesEster exchange Esterifikasi langsung

Bahan baku DMT dan EG TPA dan EG Konversi 90 - 95 % 95 - 99 %

Waktu reaksi 4 - 6 Jam 4 - 8 Jam

Dari reaksi yang telah dijelaskan maka akan dibahas lebih lanjut Industri Pembuatan Polietilen Tereptalat dengan proses/ reaksi esterifikasi langsung , dengan pertimbanagan sebagai berikut :

Reaksi Samping

CH2OH

CH2OH2

suasana asamCH2O

CH2HOH2C

CH2OH

H2O+

Diethylene glycol

Deskripsi Pembuatan PET cara Batch dengan Sistem SlurryTranportasi TPA

TPA yang berasal dari kontainer bulk dengan bantuan N2 bertekanan dikirim ke storage tank, kemudian menuju scale tank untuk ditimbang, kemudian masuk ke Cyclone untuk dipisahkan TPA dan N2 pembawa. TPA turun ke bawah masuk ke dalam TPA Hoper, sedangkan N2 masuk ke Bag Filter dan sebagian TPA yang terbawa disaring dengan Filter Clothes.Distribusi EGEG ditransfer dengan menggunakan pompa menuju EG measuring, setelah ditimbang EG turun dan masuk ke dalam mixing vessel agar bercampur dengan TPA dan membentu slurry.

Persiapan Katalis Sb2O3

Sb2O3 mempunyai bentuk berupa serbuk kristal yang mudah larut dalam EG panas, berfungsi untuk mempertahankan stabilitas thermal dari reaksi pada proses polykondensasi.

Persiapan Zat Pemburam (Dulling Agent)Persiapan TiO2 dibuat mencapai konsentari tertentu sesuai yang diinginkan.

Proses MixingSemua bahan baku dari TPA hoper dan EG measuring dicampur sedikit demi sedikit dalam Tangki Pencampuran dengan Anchor Agitator dilengkapi Pemecah aliran secara konstan dengan kecepatan 50-60 rpm. Kemudian slurry dimasukan kedalam slurry tank yang dilengkapi jacket pendingin.

Reaksi EsterifikasiSemua bahan baku yang sudah berbentuk slurry dimasukan ke dalam reaktor esterifikasi (reaktor jenis CSTR yang dilengkapi dengan pengaduk, jacket, dan isolasi. Dengan kondisi Tempratur 250 oC, Tekanan 1 Kg/cm2G , Waktu tinggal 4 jam, Fase Cair, Konversi 97,5 %.

Reaksi yang terjadi antara TPA dan EG membentuk BHET dan Air. Reaksi dikatakan selesai apabila H2O pada splitter box mencapai 97,5%.

Hasil reaksi berupa uap air dan EG berlebih naik menuju kolom distilasi yang tersambung di bagian atas reaktor. Uap air keluar dari bagian atas kolom dan menuju kondenser, sedangkan EG yang terkondensasi dalam kolom dikembalikan kedalam reaktor.

BHET dari bangian bawah reaktor esterifikasi dikeluarkan secara grafitasi dengan bantuan gas N2 sebagai pendorong.Reaksi Polymerisasi Merupakan tahap penggabungan molekul-molekul BHET menjadi PET dengan bantuan katalis. Proses polymerisasi berlangsung pada tekanan vakum dan perbedaan tempatur dengan menggunakan reaktor CSTR yang dilengkapi jacket, pengaduk, isolasi.

Tempratur awal reaktor 260 oC, dengan adanya panas dari dowtherm dan pengadukan 44 rpm sehingga tempratur menjadi 300 oC. BHET dalam reaktor sedikit demi sedikit berpolimerisasi membentuk PET sedangkan uap EG yang dihasilkan akan terhisap oleh steam ejector dengan tekanan MPS (Medium Pressure Steam) dan LPS (Low Pressure Steam), sedangkan air yang terbentuk di tampung di hot well.

Steam ejector menghisap uap EG juga berfungsi memvakumkan reaktor polykondensasi. EG yang sudah divakumkan dipisahkan dengan condensor (pendingin air) dan eliminator sehingga EG yang tealh dipisahkan turun kembali dengan gaya grafitasi menuju primary EG receiver dan secondary EG receiver lalu masuk ke dalam tangki R-EG untuk di recovery dan dipakai kembali sebagai bahan baku bersama EG murni pada R-Esterifikasi.

Pengambilan EG dengan memvakumkan, mengakibatkan pembentukan rantai molekul, semakin panjang rantai molekul maka berat molekul semakin tinggi, sehingga nilai viskositas intrisik akan naik sesuai dengan angka yang diinginkan.

Hasil sampingDiethylene Glycol (DEG) merupakan hasil reaksi samping dari EG berlebih dalam suasana asam. Pembentukan DEG sangat sulit dihilangkan , namun jumlahnya dapat diperkecil dengan mongontrol tempratur atau menambahkan katalis Tetra Ethylene Amonium Hidroksida (TEAH).

Proses polimerisasi berlangsung 2-3 jam diakhiri dengan kondisi suhu 300 oC. PET yang dihasilkan selanjutnya dialiri ke tahap extrusi

Tahap EktrusiPET dalam bentuk lelehan yang dihasilkan dari reaktor polimerisasi dimasukan ke dalam die head. Disini terjadi proses perubahan fisik dari lelehan menjadi strand (serat dengan ukuran cukup besar). Dengan batuan N2 bertekanan tinggi lelehan PET ditekan melalui celah spineret yang ada dalam die head pada tempratur 291 oC. Strand keluar dari die head (lubang spineret) setelah mengalami pendinginan secara tiba-tiba dengan air pada suhu 17 oC.

Selanjutnya strand masuk USG (Under Strand Granulator) Cutter untuk dipotong kecil-kecil dengan ukuran 3 x 3 x 5 mm. untuk mengurangi kadar air chips PET diseprotkan dengan udara bertekanan 3 kg/cm2G.

Chips PET

Benang dan Serat PET

Pembuatan Botol

TERIMA KASIH Wasallam…