Makalah Material Teknik tentang Teflon / Polytetrafluoroethylene (PTFE)

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

MAKALAH

Untuk memenuhi tugas mata kuliah

Pengetahuan Bahan Teknik

yang dibina oleh ibu Dra. Widiyanti, M.Pd

Oleh

  Tori Adi Surya                109511414309

  Deny Setiawan                109511414311

   Didin Zakariya Lubis      109511414312

  Ahmad Fikri                    109511414321

   Ferry Dwi Fitrianto         109511423028

                   Lutfi Hamim                   209511419939               

                                       

UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN
Oktober 2010

Polytetrafluoroethylene (PTFE)

PENDAHULUAN

Sejarah teflon atau polytetrafluoroethylene (PTFE) berawal tahun 1938, teflon ditemukan secara tidak sengaja oleh Roy J Plunkett dari Kinetic Chemical. Bermula dari upaya ilmuwan kimia Dupont untuk menemukan pendingin dari gas tetrafluoroetilen. Suatu ketika saat katup tangki penyimpan gas fluoroetilen dibuka tidak ada gas yang keluar, tapi dari berat tangki menunjukkan bahwa isi masih penuh. Ternyata setelah dibuka gas fluoroetilen telah berpolimerisasi menghasilkan Politetrafluoroetilen yang berupa zat padat yang menempel pada dinding tangki. Bermula dari hal itu para ilmuwan kimia Dupont akhirnya mempelajari detail dari proses polimerisasi ini sehingga teflon akhirnya diproduksi.

Tahun 1941 Kinetic Chemical mematenkannya dan mendaftarkan teflon tahun 1945 sebagai merk dagang. Tahun 1954, seorang insinyur dari Perancis bernama Marc Gregoire membuat penggorengan pertama yang menggunakan lapisan anti lengket dengan merk TEFAL. Tahun 1961 Marion A. Trozzolo, memasarkan penggorengan pertama yang menggunakan lapisan anti lengket The Happy Pan, di Amerika Serikat tepatnya di Kansas City.

Teflon telah digunakan secara komersial sejak tahun 1940 untuk berbagai tujuan, karena sifatnya yang stabil terhadap bahan kimia lain (sulit bereaksi terhadap bahan kimia lain) serta dapat menghasilkan permukaan yang anti gores. Pemakaian terbanyak di masyarakat dalam bentuk peralatan memasak anti lengket misalnya pada wajan dan panci.  Saat ini penggunaan teflon di berbagai bidang kehidupan begitu marak, alasan itulah yang membuat pembahasan teflon ini dirasa penting untuk dibahas.

PEMBAHASAN

A.      Bahan Dasar Teflon

Teflon adalah polytetrafluoroethylene (PTFE) yang berasal dari bahan dasar  fluorocarbon solid,  karena berat molekul senyawa seluruhnya terdiri dari karbon dan fluor.  Struktur molekul teflon adalah berupa rantai atom karbon yang panjang, mirip dengan polimer lainnya. Rantai atom yang panjang ini dikelilingi oleh atom fluor. Ikatan antara atom karbon dengan fluor sangat kuat.

Karbon terdapat di dalam semua makhluk hidup dan merupakan dasar kimia organik. Unsur ini juga memiliki keunikan dalam kemampuannya untuk membentuk ikatan kimia dengan sesama karbon maupun banyak jenis unsur lain, membentuk hampir 10 juta jenis senyawa yang diketahui. Unsur ini adalah unsur yang paling stabil diantara unsur-unsur yang lain.

Fluor adalah unsur yang paling elektronegatif dan reaktif bila dibandingkan dengan semua unsur. Berwarna kuning pucat, gas korosif, yang bereaksi dengan banyak senyawa organik dan anorganik, seperti logam, kaca, keramik, karbon, bahkan air terbakar dalam fluor dengan nyala yang terang. Fluor sangat reaktif sehingga jarang ditemukan dalam keadaan bebas, fluor biasa dijumpai berikatan dengan unsur atau senyawa lain.

Pada proses pembuatan teflon digunakan juga zat kimia lain yang bernama Perfluorooctanoic acid (PFOA atau C8) yang merupakan garam ammonia. Zat ini digunakan sebagai surfaktan dalam emulsi polimer PTFE. Karena itu zat kimia pada lapisan antilengket mengandung berbagai logam yang berbahaya seperti mercuri dan zat PFOA yang bersifat karsinogen.

Teflon juga merupakan bahan sintetik yang sangat kuat, umumnya berwama putih. Teflon tahan terhadap panas sampai kira-kira 250°C, dan diatas 250°C teflon mulai melunak, di dalam api akan meleleh dan sulit menjadi arang. Berat jenisnya kira-kira 2,2 g/cmI. Teflon tidak tahan terhadap larutan alkali hidroksida. Juga kurang tahan terhadap hidrokarbon yang mengandung khlor.

B.  Cara Pembuatan

Pembentukan Material PTFE pada dasarnya adalah sebuah bentuk tetrafluoroetilena  dipolimerisasi (TFE), yang merupakan senyawa yang dapat diciptakan melalui kombinasi kloroform, asam klorida, dan fluorspar. Zat kimia ini ditempatkan dalam ruang reaksi dipanaskan sampai antara 1000 dan 1700 derajat Fahrenheit,  kemudian didinginkan dan dimurnikan untuk menghilangkan kontaminan. Pada tahap awal, TFE adalah gas beracun tidak berbau dan biasanya bertekanan dan disimpan dalam keadaan cair sebelum produksi teflon dapat dimulai. TFE sangat mudah terbakar, terutama dalam bentuk gas, sehingga beberapa produsen PTFE memproduksi on-site untuk menghindari potensi risiko yang terlibat dalam pengangkutan ke fasilitas terpisah.

Teflon (polytetrafluoroethylene) dapat diproduksi melalui beberapa cara, tergantung pada sifat tertentu yang diinginkan untuk produk akhir. Many specifics of the process are proprietary secrets of the manufacturers.Ada dua metode utama untuk memproduksi Teflon (polytetrafluoroethylene). One is suspension polymerization. Pertama adalah polimerisasi suspensi, In this method, the TFE is polymerized in water, resulting in grains of PTFE. dalam metode ini TFE (tetrafluoroetilena) ini dipolimerisasi dalam air, sehingga menjadi butiran PTFE. Biji-bijian ini bisa diolah lebih lanjut menjadi pelet yang dapat dibentuk . In the dispersion method, the resulting PTFE is a milky paste which can be processed into a fine powder. Kedua adalah metode dispersi, teflon (polytetrafluoroethylene) yang dihasilkan adalah susu pasta yang dapat diolah menjadi bubuk halus, baik pasta dan bubuk yang digunakan dalam aplikasi coating.

1.    Polimerisasi Suspensi

a.    Ruang reaksi diisi dengan air murni dan agen reaksi atau inisiator, bahan kimia yang akan memicu pembentukan polimer. Kemudian TFE cair disalurkan ke dalam ruang reaksi maka polimerisasi dimulai.  PTFE dihasilkan bentuk butiran padat yang mengapung ke permukaan air. Reaksi kimia di dalam ruangan mengeluarkan panas, sehingga ruangan didinginkan oleh sirkulasi air dingin atau pendingin lain.  Kontrol otomatis mematikan pasokan TFE setelah berat tertentu di dalam ruang tercapai. 
b.    Selanjutnya, PTFE dikeringkan dan dimasukkan ke sebuah gilingan. Gilingan pulverizes dengan pisau yang berputar akan menghasilkan bubuk halus. Bubuk halus ini masih sulit untuk  dicetak, jadi harus diubah menjadi butiran yang lebih besar dengan proses yang disebut Aglomerasi. Hal ini dapat dilakukan dengan beberapa cara. Salah satu metode adalah untuk mencampur bubuk PTFE dengan pelarut seperti aseton.  Butiran PTFE tetap menyatu, membentuk pelet kecil. Pelet kemudian dikeringkan dalam oven.
c.    Pelet PTFE dapat dicetak menjadi bagian-bagian dengan menggunakan berbagai teknik. Billet dengan ukuran tinggi 5 ft (1,5 m) ini dapat dipotong menjadi lembaran atau blok yang lebih kecil, untuk  dicetak lebih lanjut.  Untuk membentuk billet , pelet PTFE yang dituangkan ke dalam cetakan baja stainless silinder.  Cetakan dimasukkan ketekanan hidrolik
d.    PTFE dicetak dan dipanaskan dalam oven sintering selama beberapa jam, sampai secara bertahap mencapai suhu sekitar 680 ° F (360 ° C) diatas titik leleh PTFE. Partikel ini menyatu dan materi menjadi seperti gel.  Kemudian PTFE secara bertahap didinginkan, kemudian setelah selesai dapat dikirimkan kepada pelanggan, yang akan mengiris menjadi potongan-potongan kecil, untuk diproses lebih lanjut.

2.    Dispersi polimerisasi

          Polimerisasi dari PTFE dengan metode dispersi berupa bubuk halus atau zat pasta yang lebih berguna untuk coating. TFE is introduced into a water-filled reactor along with the initiating chemical TFE dimasukkan ke reaktor berisi air bersama dengan karbon dan fluor. Instead of being vigorously shaken, as in the suspension process, the reaction chamber is only agitated gently.Sebagian air akan dikurangi, dengan menyaring atau dengan menambahkan bahan kimia. Hasilnya adalah zat susu disebut dispersi PTFE. It can be used as a liquid, especially in applications like fabric finishes. Hal ini dapat digunakan sebagai Or it may be dried into a fine powder used to coat metal.pelapis logam.Suspension Polymerization

Setelah pendinginan, siap untuk setiap langkah perakitan akhir, dan pengemasan dan pengiriman.

C.  Sifat Mekanik

          Beberapa sifat mekanik yang ada pada bahan teflon antara lain sebagai berikut.

11.  Kekuatan (strength) dan ketangguhan (toughness)

a.       Sifat sintetisnya sangat Kuat

-          tahan panas dari 100 sampai 250 °C.

-          tidak bisa menjadi arang jika dibakar

b.      Teflon memiliki titik leleh 342°C.

c.       Tidak tahan oleh alkali hidroksida dan kurang tahan dengan hidrokarbon yang mengandung khlor.

d.      Tahan akan gesekan.

e.       Tahan akan kimia kecuali alkali hidroksida dan hidrokarbon.

f.       Karena teflon adalah termasuk bahan penyekat maka teflon tahan oleh uap air.

22.   Memiliki resistivitas atau hambatan listrik yang besar.

33. Kekerasan (thougness)

Karena teflon termasuk bahan penyekat bentuk padat maka teflon memiliki kekerasan yang tinggi.

44.  Elastisitas

Karena teflon termasuk bahan penyekat bentuk padat maka teflon memiliki kemampuan elastisitas yang rendah.

PTFE memiliki titik lebur yang relatif tinggi (dikarenakan oleh kekuatan gaya tarik antara rantai-rantainya) dan sangat resisten terhadap serangan kimia. Rantai karbon begitu melekat pada atom-atom fluorin sehingga tidak ada yang bisa mencapainya untuk bereaksi dengannya. Ini bermanfaat dalam industri kimia dan dalam industri makanan untuk melapisi wadah dan membuat wadah-wadah tersebut kebal terhadap hampir segala sesuatu yang dapat membuatnya korosi.

D.  Sifat Non Mekanik

Teflon memiliki sifat-sifat yang unik, berikut diantaranya:

1)      Tahan terhadap banyak bahan kimia, termasuk ozone, chlorine, acetic acid, ammonia, sulfuric acid, dan hydrochloric acid. Satu-satunya bahan kimia yang bisa merusak lapisan teflon adalah lelehan logam alkali.

2)      Anti radiasi Ultra Violet dan tahan segala cuaca.

3)      Anti lengket.

4)      Bersifat hidrofobik (tidak suka air).

Properti	Value Nilai
Density Kepadatan	2200 kg/m 3 2200 kg / m 3
Melting point Titik lebur	327°C 327 ° C
Young's modulus Young modulus	0.5 GPa 0,5 GPa
Yield strength Yield kekuatan	23 MPa 23 MPa
Coefficient of friction Koefisien gesekan	0.05-0.10 0.05-0.10
Dielectric constant Konstanta dielektrik	ε=2.1,tan(δ)<5(-4) ε = 2.1, tan (δ) <5 (-4)
Dielectric constant (60 Hz) konstanta dielektrik (60 Hz)	ε=2.1,tan(δ)<2(-4) ε = 2.1, tan (δ) <2 (-4)
Dielectric strength (1 MHz) Kekuatan dielektrik (1 MHz)	60 MV/m 60 MV / m

E.  Pemanfaatan

Teflon digunakan sebagai bahan isolator listrik, seal, gasket, bushing dan alat anti gesek pada industri kimia, listrik dan textile. Teflon juga dimanfaatkan sebagai bahan penyekat, misalnya untuk kotak penyekat (stuffing box), cincin geser (sifat geseran dapat diperbaiki dengan bagian-bagian alat dari teflon menambahkan graft ke dalamnya). Teflon digunakan juga untuk cincin 0 atau o-ring, untuk gasket konsentrik dengan diberi bahan lunak (sebab teflon tidak begitu elastis), alat-alat yang kecil, pipa, slang selubung pipa.

            PTFE bisa digunakan untuk mencegah serangga memanjat, permukaan yang dicat dengan materi PTFE sangat licin mengakibatkan serangga tidak bisa mendapatkan pegangan dan cenderung jatuh. Penggunaan PTFE juga sangat beragam karena sifatnya yang antilengket dan tidak menghantar listrik. PTFE digunakan antara lain sebagai berikut.

1. Penggorengan atau Frying Pan.
2. Rice cooker dan Rice Warmer Jar pada pancinya.
3. Pelapis tapak dasar dari setrika agar lebih licin dalam menyetrika.
4. Melapisi Pipa -pipa zat kimia yang sangat sensitif seperti pada uranium

hexafluoride.
5. Sebagai insulator pada kabel dan konektor perakitan Microwave.
6. Membran pori pori pada kain sintetic.
7. Pada spare part mesin dan alat alat elektronik.
8. Pada peralatan laboratorium karena sifatnya yang anti korosi

            PTFE atau lapisan antilengket di Indonesia banyak digunakan pada peralatan rumah tangga sehari hari. Peralatan yang sering kita lihat adalah seperti Penggorengan (frying pan), kuali (wok), penanak nasi electric (rice cooker) dan juga setrika ( Iron). Lapisan ini sangat menolong karena kegunaanya dalam memasak yaitu :
1. mengurangi penggunaan minyak goreng atau margarine yang berlemak tinggi
2. mudah dibersihkan, pada peralatan setelah digunakan.

Tingkat perekonomian dan pendidikan masyarakat Indonesia yang belum tinggi menyebabkan mereka tetap menggunakan peralatan rumah tangganya meskipun sudah rusak atau tidak layak pakai. Lebih memprihatinkan lagi kurangnya minat baca dan juga perhatian pemerintah terhadap isu kesehatan menyebabkan informasi mengenai bahaya penggunaan lapisan antilengket ini belum banyak diketahui.

Bahaya penggunaan antilengket di Indonesia lebih dikarenakan antilengket tersebut mudah tergores dan terkelupas dan digunakan pada peralatan masak. Lapisan yang terkelupas ini apabila tercampur pada makanan sangat berbahaya. Karena itu zat kimia pada lapisan antilengket mengandung berbagai logam yang berbahaya seperti mercuri dan zat POFA yang bersifat karsinogen. Penggunaan lapisan antilengket yang terkelupas sering tidak disadari terjadi pada panci Rice Cooker,  karena biasanya kita kurang memperhatikan panci Rice Cooker  dibanding dengan penggorengan.

KESIMPULAN

Nonstick cookware PFOA tidak hanya digunakan dalam membuat pelapis alat memasak, tapi juga banyak digunakan dalam industri otomotif, elektronik dan persenjataan. Pemakaian PFOA juga digunakan untuk membuat kabel, power steering, rem mobil dan pelumas gear.

Langkah yang dapat kita lakukan agar dapat mensosialisasikan lapisan antilengket yang terkelupas pada panci Rice Cooker berdampak buruk pada kesehatan jika dikonsumsi dalam jangka waktu yang panjang yaitu memberikan informasi dan pengetahuan yang benar pada masyarakat tentang bahayanya antilengket yang terkelupas apabila digunakan untuk masak. Sebaiknya menggunakan peralatan masak yang food grade, yang aman bagi kesehatan dan aman bagi keluarga kita.

 Daftar Rujukan

 

Anonim. 2010.Teflon. (Online),( http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/utilitas-pabrik/teflon-poli-tetra-flour-etilen-ptfe/, diakses 3 September 2010).

Anonim. 2010.Teflon. (Online),( http://langgengmandiri.com/engineering-plastic/about-engineering-plastics-.html, diakses 3 September 2010).

Anonim. 2010.Teflon. (Online),( http://www.smallcrab.com/others/706-plastik-sebagai-bahan-pengemas-makanan, diakses 3 September 2010).

Anonim. 2010.Teflon. (Online),( http://kodok-pembangkitlistrik.blogspot.com/, diakses 3 September 2010).

Anonim. 2010.Teflon. (Online),( http://mustazamaa.wordpress.com/2010/04/15/sifat-sifat-mekanik-bahan/, diakses 3 September 2010).

Anonim.2010.teflon. (Online),(http://manfaat Teflon.com), diakses 4 September 2010).

Anonim.2010.manfaat Teflon. (Online), diakses 4 September 2010

Anonim.2010.teflon masa kini.(Online), (http://penggunaan Teflon dalam kehidupan, diakses tanggal 5 September 2010).