Bungkus Plastik

Latar Belakang

Bungkus plastik adalah suatu bentuk kemasan makanan yang terdiri dari lapisan tipis polimer transparan yang fleksibel yang menempel pada dirinya sendiri dan pada wadah makanan untuk membentuk segel yang rapat. Plastik menjaga makanan tetap segar dengan melindunginya dari udara dan dengan mencegah makanan kering menyerap kelembapan dan makanan basah kehilangan kelembapannya. Itu juga menyegel bau untuk mencegahnya menyebar ke makanan lain yang disimpan di dekatnya.

Plastik adalah polimer buatan; yaitu, mereka terdiri dari molekul raksasa yang dibentuk dengan menggabungkan ribuan molekul kecil dari jenis yang sama menjadi rantai panjang. Molekul-molekul kecil ini dikenal sebagai monomer, dan proses penggabungannya dikenal sebagai polimerisasi. Polimer alami termasuk zat yang dikenal seperti sutra, karet, dan kapas.

Plastik pertama dibuat oleh ahli kimia Inggris Alexander Parkes pada tahun 1862, yang menghasilkan zat yang disebutnya Parkesine dari kapas, asam nitrat, asam sulfat, minyak jarak, dan kapur barus. Dua tahun kemudian di Amerika Serikat John Wesley Hyatt meningkatkan produk ini dan menamakannya seluloid. Seluloid sukses luar biasa dan digunakan untuk membuat banyak produk berbeda, tetapi sangat mudah terbakar.

Polimer buatan pertama (tidak seperti seluloid, yang merupakan turunan dari selulosa polimer alami) adalah Bakelite, yang diproduksi dari fenol dan formaldehida oleh ahli kimia Belgia Leo Baekeland pada tahun 1908. Banyak polimer lain dikembangkan selama abad ke-20, termasuk polimer semacam itu. produk penting seperti karet buatan dan serat buatan seperti nilon.

Plastik pertama yang digunakan untuk pembungkus adalah selofan, turunan lain dari selulosa yang ditemukan oleh ahli kimia Swiss Jacques Brandenberger pada tahun 1911. Plastik ini memiliki keunggulan karena transparan, dan digunakan untuk pengemasan sejak tahun 1924. Plastik adalah bentuk paling umum dari film plastik. dibuat sampai tahun 1963, ketika itu diambil alih oleh polietilen.

Polietilen ditemukan secara tidak sengaja oleh pekerja riset di perusahaan Inggris Imperial Chemicals Industries pada tahun 1933, ketika mereka mencampurkan benzena dan etilen pada suhu dan tekanan tinggi. Polyethylene pertama kali digunakan terutama untuk bahan isolasi listrik. Film ini pertama kali dibuat menjadi film pada tahun 1945 oleh Visking Corporation di Amerika Serikat, dan semakin populer sejak saat itu.

Polivinil klorida (PVC) diproduksi sebelum Perang Dunia II dan pada awalnya digunakan sebagai pengganti karet yang lebih rendah, tetapi film dari zat ini tidak dibuat dalam jumlah berapa pun sampai tahun 1950-an. PVC digunakan saat ini di berbagai produk seperti pipa, lantai, kabel listrik, sepatu, dan pakaian, serta bungkus plastik.

Film polivinilidena klorida (PVDC) dikembangkan oleh Dow Chemical Company selama Perang Dunia II untuk penggunaan militer. Ini menawarkan perlindungan tingkat tinggi dari kelembaban dan ketahanan terhadap minyak, gemuk, dan bahan kimia korosif, sehingga digunakan untuk mengemas peralatan sensitif seperti perangkat optik dan komponen mesin pesawat. Di 1952 ditawarkan kepada publik dengan nama dagang Saran Wrap.

Bahan Baku

Kebanyakan bungkus plastik rumah tangga terbuat dari polietilen, PVC, atau PVDC. Polimer ini semuanya berasal dari hidrokarbon sederhana seperti metana atau etilen, yang dihasilkan dari gas alam atau minyak bumi. Polyethylene dibuat langsung dari ethylene. PVC dibuat dari vinil klorida, yang berasal dari etilen, atau dari asetilen, yang berasal dari metana. PVDC terbuat dari vinil klorida dan vinilidena klorida, turunan dari 1,1,2-trikloroetana, yang pada gilirannya diturunkan dari etilena atau asetilena.

Beberapa film plastik, termasuk selofan, berasal dari selulosa, yang diperoleh dari bubur kayu atau dari linter, serat kecil yang melekat pada biji kapas setelah serat kapas yang lebih panjang dihilangkan dengan mesin pembuat kapas. Setidaknya satu bentuk film plastik (Pliofilm, merek dagang Goodyear) berasal dari karet.

Manufaktur
Proses

Mengolah bahan mentah

• 1 Bahan kimia yang dibutuhkan untuk mensintesis polimer biasanya diperoleh dari minyak bumi. Minyak mentah dipanaskan dalam tungku sampai sekitar 752°F (400°C). Uap dari minyak bergerak ke kolom fraksinasi, menara tinggi yang berisi serangkaian ruang. Kamar-kamarnya lebih hangat di bagian bawah menara dan lebih dingin di bagian atas. Berbagai zat yang membentuk minyak bumi naik melalui ruang sebagai gas sampai mereka mencapai suhu di mana mereka menjadi cairan. Karena masing-masing zat memiliki titik didih yang berbeda, mereka mencair di ruang yang berbeda dan dapat dipisahkan dan dikumpulkan.
• 2 Kebanyakan polimer dimulai dengan hidrokarbon yang sangat sederhana yang memiliki titik didih rendah. Zat-zat ini tidak mencair di kolom fraksinasi, tetapi tetap dalam bentuk gas yang dapat dikeluarkan dari puncak menara. Mereka juga dapat diperoleh dari gas alam, yang sebagian besar metana. Sumber lain untuk bahan kimia ini adalah nafta, campuran hidrokarbon cair, yang diperoleh dari kolom fraksinasi, yang lebih berat dari bensin tapi lebih ringan dari minyak berat. Nafta dipanaskan di bawah tekanan untuk memecah hidrokarbon cair menjadi molekul yang lebih kecil, proses yang dikenal sebagai perengkahan. Katalis ditambahkan untuk memungkinkan perengkahan terjadi pada suhu dan tekanan yang lebih rendah daripada tanpa katalis. Katalis dapat berupa tanah liat alami atau buatan (campuran alumina dan silika atau zeolit ​​(salah satu dari berbagai mineral yang mengandung aluminium, silikon, oksigen, dan elemen lain dalam kombinasi dengan air). Perengkahan katalitik biasanya terjadi pada suhu sekitar 932°F (500°C) di bawah tekanan sekitar 100 kilo-pascals. Nafta yang retak kemudian disuling dengan cara yang mirip dengan kolom fraksinasi untuk memisahkan komponennya.

Polimerisasi

• 3 Polietilen dipolimerisasi dari etilena, yang diperoleh dari perengkahan. Etilen dipanaskan dalam ruang bertekanan hingga sekitar 338°F (170°C) pada tekanan sekitar 200.000 kilopascal dengan adanya sejumlah kecil oksigen. Oksigen memecah etilen menjadi radikal bebas, yang bergabung satu sama lain untuk membentuk rantai polietilen. Sekitar satu persen dari gas yang tidak bereaksi seperti propana ditambahkan untuk mencegah rantai menjadi terlalu panjang.
• 4 PVC dipolimerisasi dari vinil klorida, yang dapat diperoleh dengan mencampur asetilena dengan asam klorida atau etilena dengan klorin. Etilen lebih umum digunakan karena diperoleh secara efisien dari perengkahan nafta. Jika asetilena digunakan, asetilena harus terlebih dahulu disintesis dengan memanaskan metana hingga sekitar 2732°F (1500 °C) atau melalui berbagai reaksi kimia lainnya. Vinil klorida dicampur dengan air dan diaduk untuk membentuk suspensi, seperti halnya minyak dan cuka dicampur untuk membentuk saus salad. Berbagai zat pensuspensi seperti pati dan gelatin ditambahkan untuk menjaga agar campuran tidak terpisah. Suhu suspensi dinaikkan menjadi sekitar 104°F (40°C) atau 122°F (50°C) dan inisiator, biasanya peroksida organik, ditambahkan untuk memulai reaksi. Molekul vinil klorida bereaksi satu sama lain untuk membentuk rantai PVC. Campuran didinginkan dan partikel PVC dipisahkan dari air dalam centrifuge dan dikeringkan dalam oven.
• 5 PVDC dipolimerisasi dari campuran sekitar 15% vinil klorida dan sekitar 85% vinilidena klorida. Untuk menghasilkan vinilidena klorida, 1,1,2-trikloroetana pertama dibuat dengan mencampur asetilena, asam klorida, dan klorin, atau dengan mencampurkan etilen dan klorin. 1,1,2-trikloroetana kemudian bereaksi dengan kalsium hidroksida atau natrium hidroksida untuk menghasilkan vinilidena klorida. Polimerisasi PVDC berlangsung dengan cara yang hampir sama seperti PVC.
• 6 Polyethylene secara alami fleksibel, tetapi PVC dan PVDC harus ditambahkan plasticizer atau mereka akan menjadi keras dan kaku. Berbagai ester organik dan anorganik dapat digunakan sebagai plasticizer. Umumnya plasticizer cair disemprotkan secara perlahan ke dalam bubuk polimer kering dan dipanaskan sampai sekitar 302°F (150°C) untuk membentuk campuran yang homogen.

Membuat bungkus plastik

• 7 Bungkus plastik dibuat dengan cara ekstrusi. Dalam proses ini butiran plastik dipanaskan sampai meleleh pada sekitar 212°F (100°C) untuk polietilen dan sekitar 392°F (200°C) untuk PVC dan PVDC. Cairan kemudian dipaksa melalui cetakan untuk membentuk tabung plastik yang hangat dan dapat diregangkan. Pada interval reguler udara terkompresi dihembuskan ke sisi tabung bergerak untuk membentuk gelembung besar. Ini meregangkan plastik hingga ketipisan yang diinginkan. Plastik tipis mendingin dengan cepat, dan gelembungnya runtuh di antara rol logam untuk membentuk film. Film ini dililitkan di sekitar rol logam besar untuk membentuk gulungan yang dapat menampung beberapa kilometer bungkus plastik. Film plastik pada gulungan ini kemudian dibuka gulungannya, dipotong dengan panjang dan lebar yang sesuai (biasanya sekitar 15 meter) dan lebarnya (sekitar 0,33 meter), dan digulung ulang ke dalam tabung karton kecil. (Penggulungan, penggulungan, dan penggulungan ulang ini cenderung memberi bungkus plastik sedikit muatan listrik statis yang negatif, yang membantunya melekat.) Tabung karton dari bungkus plastik ditempatkan dalam kotak kardus yang memiliki tepi bergerigi pada bukaannya sehingga konsumen dapat merobek panjang yang diinginkan. Ada juga yang memiliki tempat lengket di kotak untuk menangkap tepi plastik pembungkus sehingga tidak menempel pada tabung. Kotak-kotak bungkus plastik kemudian ditumpuk dalam karton dan dikirim ke pengecer.

Kontrol Kualitas

Berbagai tes standar ada untuk memastikan bahwa bungkus plastik efektif. Yang paling penting adalah tes untuk permeabilitas, ketahanan benturan, dan kekuatan sobek.

Permeabilitas uap air diukur dengan mengisi piring dengan kalsium klorida, zat yang sangat menyerap air. Sampel ditutup dengan bungkus plastik dan ditimbang. Cawan kemudian ditempatkan dalam ruangan dengan suhu dan kelembaban yang terkontrol. Setelah waktu yang ditentukan, cawan ditimbang kembali. Pertambahan berat menunjukkan berapa banyak uap air yang telah melewati plastik. Tes ini juga dapat dilakukan dengan mengisi cawan dengan air sebagai pengganti kalsium klorida dan mengukur penurunan berat untuk melihat berapa banyak uap air yang keluar. Pengujian ini dilakukan pada 73°F (23°C) dengan kelembapan relatif 50%, pada 90°F (32°C) dengan kelembapan relatif 50%, dan pada 100°F (38°C) dengan kelembaban relatif 90%.

Permeabilitas gas diukur dengan menempatkan sampel bungkus plastik di antara dua ruang. Ruang atas berisi tekanan 100 kilopascal, dan ruang bawah berisi ruang hampa yang terhubung ke tabung berisi cairan merkuri. Saat udara di ruang atas melewati bungkus plastik, itu meningkatkan tekanan di ruang bawah dan memaksa tingkat merkuri turun. Perubahan level mengungkapkan berapa banyak udara yang telah menembus plastik.

Ketahanan benturan diukur dengan menjatuhkan bobot dengan ukuran yang semakin besar pada sampel uji sampai setengahnya patah, di mana bobotnya dicatat. Hal ini juga dapat diukur dengan mengisi kantong yang terbuat dari bungkus plastik yang diuji dengan pasir dan menjatuhkannya di permukaan yang keras dari ketinggian yang lebih tinggi sampai pecah. Ketinggian di mana ini terjadi kemudian dicatat. Ketahanan benturan juga diukur dengan menembakkan bola baja kecil yang didorong oleh udara bertekanan melalui selembar bungkus plastik dan mengukur seberapa banyak plastik memperlambatnya.

Kekuatan sobek terdiri dari kekuatan inisiasi robekan (kekuatan yang dibutuhkan untuk memulai sebuah robekan) dan kekuatan perambatan robekan (kekuatan yang dibutuhkan untuk melanjutkan sebuah robekan). Untuk mengukur kekuatan inisiasi robekan, sampel yang berbentuk seperti huruf V dangkal ditarik di antara dua rahang hingga mulai robek. Bentuk yang tidak biasa ini dipilih untuk memberikan sudut 90 derajat yang menyediakan titik awal yang terkontrol untuk robekan. Kekuatan perambatan sobek diukur dengan memisahkan sampel yang mengandung celah precut.

Secara umum, PVDC lebih kuat dan kurang permeabel dari polietilen, yang kurang permeabel dari PVC.

Masalah Lingkungan

Karena bungkus plastik sulit, jika bukan tidak mungkin, untuk didaur ulang dan jarang digunakan kembali, itu berkontribusi pada limbah. Satu kelompok konsumen, dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti energi dan bahan mentah yang dibutuhkan untuk pembuatan, limbah yang dilepaskan selama pembuatan dan pembuangan, kemampuan untuk didaur ulang, dan jumlah yang biasa digunakan, telah menilai bungkus plastik sebagai "Baik". Sebagai perbandingan, wadah plastik yang dapat digunakan kembali dinilai sebagai "Luar Biasa", kantong plastik sebagai "Sangat Baik", aluminium foil dan tas freezer sebagai "Baik", dan kertas freezer sebagai "Buruk". Kekhawatiran lain adalah kemungkinan paparan plasticizer tertentu dalam bungkus plastik bisa berbahaya. Bahan kimia ini diserap dari bungkus plastik menjadi makanan panas dan berlemak. Meskipun mereka tidak pernah terbukti menyebabkan kerusakan pada manusia, plasticizer telah terbukti menyebabkan kanker ketika diberikan dalam jumlah besar pada hewan laboratorium. Pembungkus PVC dapat terdiri dari sepertiga plasticizer, pembungkus PVDC terdiri dari sekitar 10% plasticizer, dan pembungkus polietilen biasanya tidak mengandung plasticizer.