Gambar 1 Proses Ektruksi Polimer
Plastik polimer telah tersebar luas di seluruh dunia dan termasuk bahan terpenting dan berguna yang ada. Industri plastik merupakan salah satu segmen manufaktur terbesar di AS yang menghasilkan hampir 4 miliar USD, dan mempekerjakan lebih dari 1 juta orang. Meningkatnya tuntutan terhadap kualitas produk berbahan plastik serta pengurangan biaya pada proses produksi memerlukan metode yang tepat dan andal. Metode tersebut harus mampu untuk mengukur berbagai parameter yang sesuai secepat mungkin. Akan tetapi, minimnya tingkat informasi serta metode pengujian pada saat proses dapat menyebabkan kerugian yang sangat besar karena adanya jeda waktu yang lama ketika deteksi kualitas produk yang tidak sesuai di laboratorium dengan proses berjalan. Jeda waktu ini dapat terjadi selama beberapa jam dan akan menghasilkan hingga berton-ton limbah polimer, karena dalam banyak kasus, hasil produksi yang tidak sesuai dengan spesifikasi ini tidak dapat diproses kembali dan bahkan tidak bisa dijual.
Salah satu tahapan paling penting dalam industri polimer merupakan proses polimerisasi. Polimerisasi adalah istilah umum untuk proses yang mengikat unit kimia tunggal menjadi rantai panjang. Rantai panjang ini saling bertautan untuk membentuk jaringan besar membentuk struktur tiga dimensi yang saling terikat. Plastik, resin jenis epoksi, dan berbagai bahan tambahan perekat adalah contoh bahan yang terbentuk melalui proses polimerisasi. Fourier transform near-infrared (FT-NIR) atau spektroskopi inframerah dekat dapat digunakan untuk mempelajari laju reaksi dan digunakan secara khusus untuk memantau proses polimerisasi.
Dalam beberapa tahun terakhir, spektroskopi inframerah dekat (NIR) telah menjadi alat analisis yang banyak digunakan dalam proses produksi bahan kimia. Tujuannya untuk meningkatkan stabilitas proses dan mendokumentasikan kualitas produk yang konstan.
NIR adalah metode non-destruktif untuk menentukan informasi komposisi sampel suatu bahan. Metode NIR mengukur serapan cahaya akibat eksitasi getaran molekul zat yang dibaca. NIR beroperasi pada rentang spektral 780-2500 nm. Dengan menempatkan sampel pada jalur cahaya, gugus fungsi yang ada dalam sampel menyerap radiasi NIR pada frekuensi tertentu, sehingga menghasilkan spektrum NIR. Karena frekuensi terjadinya serapan bergantung pada energi, struktur molekul perlu distimulasi, posisi pita serapan dalam spektrum NIR memberikan informasi untuk mengidentifikasi zat dan keberadaan gugus fungsi tertentu. Dengan mengevaluasi hasilnya, kita dapar mengidentifikasi suatu zat atau fungsi kimia dan konsentrasi analit.
Gambar 2 Aplikasi FT NIR pada pemantauan Densitas dan Indeks Leleh pada proses ekstruksi berjalan
Dalam industri polimer, spektroskopi NIR dapat digunakan untuk pengujian berbagai parameter. Seperti dijelaskan sebelumnya, spektroskopi NIR pada prinsipnya menentukan komposisi kimia sampel. Namun, ia juga mampu memberikan informasi tentang sifat mekanik karena sifat ini umumnya terkait dengan keadaan kimiawi sampel. Misalnya, kekuatan pelapisan sering kali bergantung pada derajat polimerisasi polimer yang dapat diidentifikasi dengan menentukan jumlah sisa fungsi monomer yang belum diubah saat reaksi polimerisasi. Spektroskopi NIR dianggap lebih unggul daripada Mid IR untuk aplikasi industri, karena pada rentang 12500–4000 cm–1 (780–2500 nm) memungkinkan penggunaan sampel dengan ketebalan lebih besar. Selain itu NIR memiliki keunggulan karena dapat membaca beberapa parameter dalam satu kali pembacaan dengan hasil yang akurat sehingga mempermudah dan mempercepat hasil analisa.
Sehingga dapat disimpulkan bahwa spektroskopi FT-NIR merupakan alat yang ideal untuk analisa di laboratorium maupun pada proses berjalan di berbagai sektor industri dibandingkan dengan metode klasik yang membutuhkan preparasi sampel yanf sulit dan mahal serta memerlukan waktu yang lama. FT-NIR dapat membantu kita dalam mengoptimasikan alur pekerjaan dengan ongkos minimal sehingga dapat memberikan waktu yang berharga kepada personel laboratorium untuk menyelesaikan tugas lainnya.
Gambar 3 Plot kalibrasi NIR prediksi versus nilai referensi
Thermo Scientific Antaris II FT-NIR Analyzer mampu memenuhi standar untuk analisis dan proses kontrol kualitas melalui pengoperasiannya yang intuitif dan mudah digunakan. Instrumen ini dirancang dengan berbagai konfigurasi dan dapat digunakan langsung dalam proses produksi berjalan, laboratorium, atau bahkan gudang sekalipun, sehingga dapat meningkatkan kinerja dan fleksibilitas yang diperlukan untuk pekerjaan yang lebih efisien dan minim resiko. Antaris II dikembangkan untuk memenuhi kebutuhan untuk industri polimer, farmasi, kimia, makanan dan minuman. Didesain dengan program yang luas dan dikembangkan dengan masukan dari para pemimpin pasar industri untuk menawarkan solusi bagi masalah spesifik Anda.
Gambar 4 Konfigurasi Thermo Scientific Antaris II FT-NIR Analyzer
Alphasains Dinamika merupakan distributor peralatan laboratorium seperti FTIR, Raman, GC, GC-MS, Digital Microscope, dll yang memiliki keagenan beberapa brand dari berbagai negara di dunia, baik Asia, Amerika maupun Eropa. Beberapa brand diantaranya adalah Thermo Scientific(US), Young In Chromass (Korea Selatan), OSS (US), DeltaPix (Denmark), dan lainnya. Untuk informasi lebih lanjut mengenai produk kami, silahkan kunjungi www.alphasains.com atau email ke sales@alphasains.com
Referensi
Budinova, G. (2022). Polymerization cure rates using FT-NIR spectroscopy. Thermo Fisher Scientific Application Note.
Heigl, N. (2007). Review: Near infrared spectroscopy for polymer research, quality control and reaction monitoring. Journal of Near Infrared Spectroscopy, 15(2):269-282.
Laske, S. (2008). FT–NIR as a determination method for reinforcement of polymer nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 114(4):2488 – 2496.
Pásztor, J. (2008). Density and Copolymer Content in Polyethylene Samples by FT-NIR Spectroscopy. Thermo Fisher Scientific Application Note.
Rohe, T. (1999). Near infrared (NIR) spectroscopy for in-line monitoring of polymer extrusion processes. Fraunhofer-Institut fu¨r Chemische Technologie (ICT), 283-290.