Bahan Baku Plastik Kelas Makanan: Bahan Perawan, Daur Ulang, dan Reklamasi

Identifikasi Bahan Baku Plastik Kelas Makanan: 3 Metode Diferensiasi Inti untuk Bahan Perawan, Daur Ulang, dan Reklamasi. Dalam kendali mutumakanan-kelasBahan baku plastik PP, yang secara akurat membedakan antara bahan asli, bahan daur ulang, dan bahan reklamasi merupakan langkah penting dalam memastikan keamanan produk dan stabilitas kualitas. Meskipun ketiga jenis bahan ini memiliki kemiripan tampilan, namun memiliki perbedaan yang signifikan dalam struktur molekul, komposisi kimia, dan sifat fisik. Berdasarkan standar nasional dan praktik industri terkini, berikut ini akan dijelaskan secara rinci tiga metode identifikasi inti dan prosedur pengoperasiannya.

1.1 Pengertian dan Perbedaan Bahan Perawan, Daur Ulang, dan Reklamasi

Bahan perawan mengacu pada bahan PP yang dipolimerisasi langsung dari bahan baku petrokimia, ditandai dengan struktur molekul teratur dan kemurnian tinggi. Bahan jenis ini belum pernah digunakan, memiliki rantai molekul lengkap, komposisi kimia tunggal, dan semua indikator kinerja memenuhimakanan-kelasstandar. Virgin PP memiliki struktur isotaktik yang sangat teratur, dengan semua gugus samping metil terletak pada sisi yang sama dari rantai utama, membentuk bentuk heliks, dengan kristalinitas 50%-80% dan kisaran titik leleh 160-176 derajat.

Bahan daur ulang mengacu pada limbah PP yang dihancurkan dan dibersihkan setelah digunakan, terutama dari sisa, produk cacat, atau-produk plastik pascakonsumen dari proses produksi. Meskipun jenis bahan ini mempertahankan struktur dasar PP, bahan ini mungkin mengandung sisa bahan tambahan, pigmen, kotoran, dan produk degradasi yang dihasilkan selama penggunaan. Rantai molekul bahan daur ulang mungkin rusak sebagian, dan distribusi berat molekul menjadi lebih luas, sehingga menyebabkan perubahan parameter kinerja.

1.2 Analisis Perbandingan Parameter Kinerja

Dilihat dari sifat fisiknya, terdapat perbedaan yang signifikan antara ketiga jenis bahan tersebut. Kepadatan adalah indikator pembeda yang paling intuitif. Massa jenis PP murni biasanya berada pada kisaran 0,90-0,915 g/cm³, sedangkan massa jenis PP daur ulang umumnya berada pada kisaran 0,9-0,91 g/cm³. Perbedaan keduanya kecil namun masih dapat dibedakan dengan menggunakan instrumen presisi. Kekuatan tarik adalah parameter penting lainnya. Kekuatan tarik PP virgin bisa mencapai 30-40 MPa, sedangkan kekuatan tarik material daur ulang hanya 20-30 MPa, lebih rendah 20-30% dibandingkan material virgin.

Dalam hal sifat termal, PP murni menunjukkan puncak leleh tunggal, bersih, dan halus pada kurva lelehnya, dengan suhu puncak antara 165-169 derajat. Kurva leleh bahan daur ulang biasanya menunjukkan beberapa puncak leleh, sekitar 132 derajat dan 165 derajat, karena perbedaan titik leleh PP dari sumber yang berbeda. Selain itu, karena beberapa langkah pemrosesan, laju aliran lelehan (MFR) bahan daur ulang meningkat secara signifikan, yang merupakan akibat dari putusnya rantai molekul yang menyebabkan penurunan berat molekul.

Perbedaan komposisi kimianya lebih kompleks. Komposisi kimia PP murni relatif sederhana, terutama mengandung polimer PP dan sedikit bahan tambahan seperti antioksidan. Bahan-bahan yang didaur ulang dan direklamasi mungkin mengandung berbagai polutan, termasuk logam berat (yang kandungannya mungkin dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan bahan murni), residu pestisida, bahan pengeras, perekat, bakteri, virus, dan zat berbahaya lainnya. Kehadiran polutan ini tidak hanya mempengaruhi kinerja bahan namun, yang lebih penting, dapat menimbulkan potensi ancaman terhadap keamanan pangan.

2.1 Metode Pengujian Kinerja Fisik

Pengujian kinerja fisik adalah metode identifikasi yang paling dasar dan umum digunakan, terutama mencakup pengukuran kepadatan, pengujian indeks aliran leleh, dan analisis termal.
Pengukuran kepadatan adalah langkah pertama dalam mengidentifikasi bahan PP. Menurut standar nasional GB/T 1033.1-2008 dan ISO 1183-1:2019, persyaratan kepadatan untuk PP kelas makanan adalah 0,90-0,91 g/cm³. Metode khusus meliputi metode perendaman, metode piknometer cair, dan metode kolom gradien massa jenis. Di antara metode-metode tersebut, metode kolom gradien kepadatan adalah yang paling akurat. Ini melibatkan penempatan sampel dalam larutan gradien n-heptana-etanol yang disiapkan secara tepat dan menentukan nilai densitas berdasarkan posisi suspensi. Pengujian harus dilakukan di lingkungan bersuhu konstan 23±0,5 derajat untuk menghilangkan kesalahan ekspansi termal. Laboratorium modern banyak menggunakan densimeter otomatis, yang menggabungkan prinsip Archimedes dengan teknologi pengukuran frekuensi getaran, sehingga meningkatkan akurasi pengujian hingga ±0,0001 g/cm³.

Dalam praktiknya, kerapatan PP murni biasanya stabil dalam kisaran 0,905-0,910 g/cm³, sedangkan bahan daur ulang mungkin menunjukkan penyimpangan yang lebih besar karena kemungkinan masuknya plastik atau kotoran lain. Variasi kepadatan bahan daur ulang lebih kompleks, bergantung pada sumber dan teknologi pemrosesannya. Perlu dicatat bahwa pengujian kepadatan saja tidak dapat sepenuhnya membedakan ketiga jenis bahan tersebut; metode lain harus digabungkan untuk penilaian yang komprehensif.

Uji laju aliran leleh (MFR) adalah indikator inti untuk mengevaluasi fluiditas pemrosesan bahan. Menurut standar GB/T 3682, pengindeks aliran leleh digunakan untuk mengukur jumlah material yang diekstrusi melalui cetakan standar dalam 10 menit pada suhu tertentu (biasanya 230 derajat ) dan beban (2,16 kg), dengan satuannya g/10 menit. Laju aliran leleh PP-kelas makanan umumnya dikontrol dalam kisaran 2-10 g/10 menit, sedangkan kisaran untuk PP keperluan umum adalah 0,5-30 g/10 menit.

Uji laju aliran lelehan sangat efektif dalam membedakan antara bahan murni dan bahan daur ulang. Penelitian telah menunjukkan bahwa setelah beberapa siklus pemrosesan, PP mengalami pemotongan rantai karena gaya geser, yang menyebabkan penurunan berat molekul dan peningkatan nilai MFR secara signifikan. Nilai MFR dari PP murni relatif stabil, sedangkan nilai MFR dari material daur ulang mungkin beberapa kali lebih tinggi dibandingkan dengan material murni. Misalnya, satu batch PP murni mungkin memiliki MFR sebesar 5 g/10 menit, sedangkan bahan daur ulang yang diproses sebanyak 5 kali mungkin memiliki MFR sebesar 15-20 g/10 menit. Perlu diperhatikan bahwa pola perubahan PE-LD adalah kebalikannya; MFR-nya menurun seiring bertambahnya siklus pemrosesan, karena PE-LD sebagian besar mengalami reaksi ikatan silang dibandingkan reaksi pemotongan berantai. Analisis termal, termasuk kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) dan analisis termogravimetri (TGA), adalah salah satu metode paling efektif untuk mengidentifikasi bahan PP. DSC secara akurat menentukan titik leleh, suhu kristalisasi, kristalinitas, dan waktu induksi oksidasi (OIT) suatu bahan dengan mengukur perbedaan aliran panas antara sampel dan referensi. TGA menganalisis stabilitas termal dan perilaku dekomposisi suatu material dengan mengukur perubahan massa sampel terhadap suhu atau waktu.

Dalam pengujian DSC, PP murni biasanya menunjukkan puncak leleh tunggal yang tajam dengan suhu puncak antara 165-169 derajat dan kristalinitas tinggi. PP daur ulang, karena pemotongan rantai molekul dan distribusi berat molekul yang lebih luas, menunjukkan puncak leleh yang lebih luas pada kurva DSC-nya, dan mungkin menunjukkan beberapa puncak leleh. Misalnya, PP daur ulang mungkin menunjukkan puncak kecil sekitar 132 derajat (mungkin karena komponen dengan berat molekul rendah atau plastik lainnya) dan puncak utama sekitar 165 derajat. Selain itu, kristalinitas PP daur ulang biasanya lebih rendah dibandingkan PP murni, karena kerusakan struktur rantai molekul yang disebabkan oleh beberapa siklus pemrosesan.

Analisis TGA dapat mengungkap perbedaan stabilitas termal material. Virgin PP biasanya memiliki suhu dekomposisi termal di atas 300 derajat, dan proses dekomposisinya relatif sederhana. PP daur ulang, karena adanya berbagai aditif dan pengotor, menunjukkan perilaku dekomposisi termal yang lebih kompleks, berpotensi mulai terurai pada suhu yang lebih rendah dan menunjukkan beberapa tahap penurunan berat selama dekomposisi. Perlu diperhatikan bahwa massa sisa PP daur ulang sangat bervariasi, berkisar antara 0,2% hingga 66%, sedangkan massa sisa PP murni biasanya antara 0,2% dan 0,5%.

2.2 Metode Analisis Komposisi Kimia

Analisis komposisi kimia adalah metode paling akurat untuk mengidentifikasi bahan PP, terutama mencakup teknik seperti spektroskopi inframerah, analisis unsur, dan kromatografi.
Spektroskopi inframerah (FTIR) adalah metode analisis kimia yang paling umum digunakan. FTIR dapat secara tepat menganalisis gugus fungsi dan karakteristik struktur molekul suatu bahan, dan dengan cepat mengidentifikasi jenis bahan dasar PP (homopolimer/kopolimer) dan jenis aditif dengan membandingkan puncak serapan karakteristik. Spektrum inframerah tipikal PP menunjukkan empat puncak tajam pada 2960-2800 cm⁻¹, sesuai dengan vibrasi ulur C-H dari CH, CH₂, dan CH₃; puncak pada 1460 cm⁻¹ dan 1376 cm⁻¹ berhubungan dengan getaran tekuk C-H; puncaknya pada 1.165 cm⁻¹ melambangkan getaran lentur goyang gugus metil yang berada di luar bidang; dan pita 998 cm⁻¹ berhubungan dengan 11-13 unit berulang dan dapat digunakan sebagai pita kristal untuk menghitung kristalinitas.

Dalam membedakan material murni dan material daur ulang, kunci FTIR adalah mengamati puncak serapan C=O pada wilayah 1600-1750 cm⁻¹. Penelitian telah menunjukkan bahwa semua sampel PP menunjukkan puncak penyerapan C=O yang lemah di wilayah ini, yang mungkin disebabkan oleh oksidasi bahan daur ulang atau adanya aditif yang mengandung gugus fungsi karbonil. Intensitas puncak C=O dari PP murni lemah dan stabil, sedangkan intensitas puncak C=O dari bahan daur ulang secara signifikan lebih kuat karena proses oksidasi. Selain itu, ATR-FTIR juga dapat mendeteksi PE-LD daur ulang. Bahan daur ulang yang diproses sebanyak 6 kali menunjukkan puncak karakteristik metil baru (2950,7 cm⁻¹), namun puncak karakteristik metil tidak terlihat jelas pada bahan daur ulang yang hanya diproses satu kali, yang menunjukkan keterbatasan tertentu dari metode ini.

Prosedur pengoperasian analisis FTIR relatif sederhana. Pertama, sampel dipotong sesuai ukuran dan ditempatkan pada aksesori ATR (Attenuated Total Reflectance) dari spektrometer inframerah transformasi Fourier. Rentang pemindaian diatur ke 4000-400 cm⁻¹, resolusinya 4 cm⁻¹, dan jumlah pemindaian biasanya 32. Dengan membandingkan dengan perpustakaan spektral standar, komposisi dasar material dapat ditentukan dengan cepat. Untuk sampel yang kompleks, spektroskopi inframerah dua dimensi juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi berbagai komponen dengan menganalisis perubahan spektrum.

Analisis unsur terutama digunakan untuk mendeteksi logam berat dan unsur berbahaya lainnya dalam bahan. PP kelas makanan-memiliki persyaratan ketat untuk kandungan logam berat, dengan kandungan kadmium kurang dari atau sama dengan 0,005 mg/kg, kandungan merkuri kurang dari atau sama dengan 0,01 mg/kg, dan kandungan timbal kurang dari atau sama dengan 0,01 mg/kg. Metode deteksi biasanya menggunakan spektrometri massa plasma berpasangan induktif (ICP-MS), dengan batas deteksi 0,001 mg/kg, atau spektrometri serapan atom (AAS).

Analisis unsur merupakan metode penting untuk membedakan antara bahan murni dan bahan daur ulang. Penelitian telah menunjukkan bahwa kandungan logam berat dalam bahan PP murni sangat mirip, dengan deviasi relatif tidak lebih dari 57%, sedangkan kandungan logam berat dalam bahan daur ulang seringkali dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan bahan murni. Hal ini dikarenakan bahan daur ulang dapat bersentuhan dengan berbagai sumber pencemaran selama proses daur ulang, termasuk limbah industri dan limbah rumah tangga, sehingga menyebabkan penumpukan logam berat. Dalam pengujian sebenarnya, jika kandungan logam berat suatu sampel ditemukan sangat tinggi, secara umum dapat ditentukan bahwa sampel tersebut merupakan bahan daur ulang atau campuran yang mengandung bahan daur ulang.

Analisis kromatografi mencakup kromatografi gas-spektrometri massa (GC-MS) dan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC), terutama digunakan untuk mendeteksi senyawa organik yang mudah menguap, monomer sisa, dan bahan tambahan dalam bahan. GC-MS dapat digunakan untuk menganalisis senyawa organik yang mudah menguap dan monomer sisa, sedangkan HPLC digunakan untuk analisis migrasi aditif non-yang mudah menguap. Secara khusus, teknologi kromatografi gas headspace-spektrometri massa (HS-GC-MS) telah disertakan dalam standar nasional GB/T 46019.2-2025, khususnya untuk identifikasi polipropilen daur ulang.

Metode HS-GC-MS melibatkan prosedur berikut: Timbang 1,5 g sampel (akurat hingga 0,1 mg) dan masukkan ke dalam botol headspace 20 mL. Tambahkan 20 μL larutan kerja D8-naftalena (0,3 ug/mL) sebagai standar internal. Setelah menyeimbangkan pada suhu 150 derajat selama 30 menit, lakukan analisis. Indeks retensi setiap komponen volatil dihitung dengan mengekstraksi waktu retensi n-alkana, dan luas puncak relatif dihitung dengan normalisasi standar internal luas puncak. Para peneliti menganalisis 170 sampel PP murni dan 119 sampel PP daur ulang, menyaring 25 karakteristik komponen yang mudah menguap, dan membuat model identifikasi berdasarkan algoritma hutan acak, dengan akurasi lebih dari 95%.

2.3 Metode Pengamatan Struktur Mikro dan Morfologi

Pengamatan struktur mikro dan morfologi merupakan metode untuk mengidentifikasi bahan PP dari tingkat molekuler dan perspektif morfologi mikroskopis, terutama meliputi pemindaian kalorimetri diferensial, mikroskop cahaya terpolarisasi, dan pemindaian mikroskop elektron.

Kalorimetri pemindaian diferensial (DSC) tidak hanya dapat mengukur parameter kinerja termal material tetapi juga mengidentifikasi jenis material dengan menganalisis perilaku peleburan dan kristalisasinya. DSC dapat memberikan parameter kinerja termal karakteristik material, seperti suhu transisi gelas, titik leleh, dan kristalinitas. Parameter ini sangat penting untuk membedakan antara bahan perawan dan bahan daur ulang. Dalam praktiknya, 5-10 mg sampel ditimbang dan ditempatkan dalam panci sampel aluminium, dan suhu dinaikkan dari suhu kamar hingga 20 derajat di atas titik leleh dengan laju pemanasan 10 derajat/menit, dan kurva DSC dicatat.

Kurva DSC PP murni biasanya menunjukkan puncak leleh tunggal yang tajam dengan bentuk simetris, dan suhu leleh antara 165-169 derajat. Namun, kurva DSC bahan daur ulang menunjukkan karakteristik yang sangat berbeda: puncak leleh melebar, beberapa puncak leleh mungkin muncul (misalnya, pada 132 derajat dan 165 derajat ), bentuk puncak tidak simetris, dan suhu leleh menurun. Misalnya, dalam sebuah penelitian, titik leleh sampel dari #4 ke #1 menurun secara berurutan, dan semuanya berada di bawah 170 derajat, dan kristalinitasnya juga menurun secara berurutan. Sampel #5 juga menunjukkan puncak kristalisasi dingin selama proses pemanasan, menunjukkan bahwa mobilitas rantai molekul meningkat seiring dengan meningkatnya suhu, dan segmen rantai disusun ulang untuk membentuk kristal.

Perhitungan kristalinitas juga penting untuk identifikasi. Berdasarkan rumus Xc=ΔHm/ΔH0 × 100% (di mana ΔHm adalah entalpi leleh sampel, dan ΔH0 adalah entalpi leleh kristal PP 100%, 240,5 J/g), kristalinitas bahan dapat dihitung. Kristalinitas PP murni biasanya antara 60-80%, sedangkan kristalinitas bahan daur ulang dapat menurun hingga 40-60% karena rusaknya struktur rantai molekul. Dengan membandingkan perubahan kristalinitas, dimungkinkan untuk menentukan apakah material telah mengalami beberapa langkah pemrosesan. Mikroskop polarisasi memungkinkan pengamatan langsung terhadap morfologi sferulit dan ukuran PP, sehingga menentukan karakteristik kristalisasi material. Virgin PP, karena keteraturan rantai molekulnya yang tinggi, membentuk sferulit seragam dengan morfologi lengkap. Namun PP daur ulang memiliki distribusi berat molekul yang lebih luas, menghasilkan sferulit dengan berbagai ukuran dan bentuk tidak beraturan. Khususnya ketika mengamati fenomena birefringence pada spherulit, PP perawan menunjukkan pola kepunahan silang Malta yang jelas, sedangkan pola kepunahan PP daur ulang mungkin kabur atau tidak lengkap.

Analisis pemindaian mikroskop elektron (SEM) dapat mengamati morfologi permukaan dan struktur penampang material. Penampang-PP murni menunjukkan karakteristik patah ulet yang seragam, permukaan halus, dan tidak ada cacat yang jelas. Penampang-PP daur ulang mungkin menunjukkan karakteristik patah getas, permukaan kasar, dan berbagai cacat seperti rongga, retakan, dan kotoran. SEM juga dapat digunakan untuk analisis spektroskopi dispersif energi (EDS) untuk mendeteksi komposisi unsur material, yang sangat efektif untuk mengidentifikasi kontaminan.

Para peneliti menggunakan kombinasi mikroskop elektron pemindaian emisi lapangan (SEM) dan spektroskopi dispersif energi (EDS) untuk menganalisis morfologi dan komposisi unsur sampel, sehingga memberikan analisis yang tepat terhadap komposisi mikroskopis dan morfologi sampel. Metode ini dapat mengungkap perbedaan halus yang tidak terlihat dengan mata telanjang, seperti partikel pengotor kecil, lapisan oksida permukaan, dan tanda pemrosesan. Khususnya untuk sampel yang mengandung sejumlah kecil bahan daur ulang, metode makroskopis mungkin tidak dapat mengidentifikasinya, namun analisis SEM-EDS dapat mengungkap distribusi unsur yang tidak normal.

3.1 Desain Proses Identifikasi Sistematis

Berdasarkan tiga metode inti yang dijelaskan di atas, kita dapat merancang proses identifikasi sistematis untuk memastikan pembedaan yang akurat antara bahan perawan, bahan daur ulang, dan bahan reklamasi. Proses ini menggunakan sistem identifikasi tiga-tingkat: "penyaringan awal - analisis mendalam - penentuan komprehensif".

Tingkat pertama: Penyaringan awal. Pertama, lakukan inspeksi visual dan pengujian kepadatan. Bahan murni-berkualitas tinggi harus memiliki tekstur matte yang seragam, warna murni (kebanyakan-putih atau bening), tidak kotor, bercak hitam, atau terasa berbutir, dan tidak berbau menyengat. Pengujian kepadatan menggunakan metode kolom gradien kepadatan atau densimeter otomatis untuk membandingkan kepadatan sampel dengan nilai standar (0,90-0,91 g/cm³). Jika nilai densitasnya menyimpang dari kisaran standar lebih dari ±0,005 g/cm³, secara umum bahan tersebut dapat ditentukan sebagai bahan tidak perawan.

Secara bersamaan, uji laju aliran leleh (MFR) dilakukan. Nilai MFR virgin PP harus berada dalam kisaran standar dan relatif stabil. Jika nilai MFR sangat tinggi (lebih dari dua kali nilai standar), bahan tersebut mungkin merupakan bahan daur ulang.

Tingkat kedua:-analisis mendalam. Analisis yang lebih rinci dilakukan pada sampel setelah penyaringan awal. Pertama, dilakukan analisis FTIR dengan fokus pada intensitas puncak serapan C=O pada daerah 1600-1750 cm⁻¹. Jika puncak C=O meningkat secara signifikan, hal ini menunjukkan bahwa material tersebut mungkin telah mengalami oksidasi dan kemungkinan besar merupakan material daur ulang. Kemudian dilakukan analisis DSC untuk mengamati bentuk, jumlah, dan suhu puncak leleh. Jika beberapa puncak leleh muncul atau suhu leleh jauh lebih rendah, dikombinasikan dengan perubahan kristalinitas, hal ini dapat memastikan lebih lanjut apakah bahan tersebut merupakan bahan daur ulang.

Tingkat ketiga: Penilaian komprehensif. Untuk sampel yang masih belum dapat ditentukan, metode HS-GC-MS digunakan untuk konfirmasi akhir. Menurut standar nasional GB/T 46019.2-2025, penilaian dibuat dengan menganalisis 25 karakteristik komponen volatil yang dikombinasikan dengan model algoritma hutan acak. Metode ini memiliki akurasi lebih dari 95% dan secara efektif dapat membedakan antara PP murni dan PP daur ulang. Secara bersamaan, analisis unsur dilakukan untuk mendeteksi kandungan logam berat. Jika kandungan logam berat lebih dari dua kali lipat lebih tinggi dari kisaran normal, maka dapat ditentukan sebagai bahan daur ulang.
Dalam praktiknya, disarankan untuk menggunakan beberapa metode untuk verifikasi bersama. Misalnya, pertama-tama gunakan indeks kepadatan dan aliran lelehan untuk penyaringan awal, lalu gunakan FTIR dan DSC untuk konfirmasi, dan terakhir gunakan HS-GC-MS untuk arbitrase. Kombinasi metode ini dapat menghindari keterbatasan metode tunggal dan meningkatkan keakuratan identifikasi.

3.2 Sistem Standar Penilaian Hasil

Menetapkan standar penilaian hasil ilmiah adalah kunci untuk memastikan keakuratan identifikasi. Berdasarkan standar nasional dan praktik industri, kita dapat menetapkan sistem standar penilaian berikut.

Kriteria Penilaian Sifat Fisik:

• Kepadatan: Virgin PP adalah 0,905-0,910 g/cm³, bahan daur ulang dapat berfluktuasi dalam kisaran 0,900-0,915 g/cm³, dan bahan daur ulang memiliki variasi kepadatan yang lebih besar karena komposisinya yang kompleks.
• Laju Aliran Meleleh (MFR): Nilai MFR PP murni harus berada dalam spesifikasi standar (biasanya 2-10 g/10 menit), nilai MFR bahan daur ulang mungkin sedikit lebih tinggi, dan nilai MFR bahan daur ulang mungkin 2-5 kali lebih tinggi dibandingkan bahan murni.
• Titik lebur: Titik leleh PP murni adalah 165-169 derajat, titik leleh bahan daur ulang pada dasarnya tidak berubah, dan titik leleh bahan daur ulang dapat turun 5-10 derajat, dan beberapa puncak leleh mungkin muncul.
• Kristalinitas: Kristalinitas PP murni adalah 60-80%, dan kristalinitas bahan daur ulang adalah 40-60%.

Kriteria Penilaian Komposisi Kimia:

• Puncak Karakteristik FTIR: Intensitas puncak C=O (1600-1750cm⁻¹), lebih lemah pada material murni, lebih kuat secara signifikan pada material daur ulang; puncak karakteristik metil (2950cm⁻¹), muncul setelah beberapa langkah pemrosesan.
• Kandungan Logam Berat: Kandungan logam berat pada bahan perawan sangat rendah (deviasi relatif <57%), dan kandungan logam berat pada bahan daur ulang mungkin dua kali lipat lebih tinggi dibandingkan bahan perawan.
• Komponen yang Mudah Menguap: 25 komponen karakteristik dideteksi oleh HS-GC-MS, dan terdapat perbedaan signifikan dalam jenis dan kandungan komponen antara bahan murni dan bahan daur ulang.

Kriteria Penilaian Struktur Mikro:

• Puncak Pelelehan DSC: Bahan perawan menunjukkan satu puncak yang tajam, sedangkan bahan daur ulang menunjukkan bentuk puncak yang lebih luas dan mungkin memiliki banyak puncak.
• Morfologi Spherulit: Bahan perawan memiliki ukuran sferulit yang seragam dan morfologi yang lengkap, sedangkan bahan daur ulang memiliki ukuran sferulit yang bervariasi dan morfologi tidak beraturan.
• Morfologi Permukaan: Penampang-bahan murni halus dan seragam, sedangkan penampang-bahan daur ulang kasar dan mungkin memiliki cacat.

Dalam penilaian sebenarnya, berbagai indikator perlu dipertimbangkan secara komprehensif. Misalnya, jika suatu sampel secara bersamaan memenuhi kondisi berikut: kepadatan dalam kisaran standar, nilai MFR normal, puncak leleh tunggal di DSC, puncak C=O lemah di FTIR, dan kandungan logam berat rendah, maka sampel tersebut dinilai sebagai bahan perawan. Jika sampel menunjukkan peningkatan yang signifikan pada nilai MFR, beberapa puncak pada DSC, peningkatan puncak C=O pada FTIR, dan kandungan logam berat yang tinggi, maka sampel tersebut ditentukan sebagai bahan daur ulang. Untuk sampel yang berada di antara kedua ekstrem ini, analisis HS-GC-MS diperlukan, dikombinasikan dengan model hutan acak untuk penentuan akhir.

3.3 Batasan Metode dan Poin Kendali Mutu

Walaupun metode-metode di atas mempunyai akurasi yang tinggi, namun masing-masing metode mempunyai keterbatasan yang perlu diperhatikan dalam penerapan praktisnya.

• Keterbatasan pengujian kepadatan:Meskipun pengujian kepadatan sederhana dan cepat, pengujian ini hanya memberikan informasi terbatas. Kepadatan berbagai jenis PP (seperti homopolimer dan kopolimer) mungkin sedikit berbeda, dan beberapa bahan tambahan (seperti bahan pengisi) dapat mempengaruhi nilai kepadatan secara signifikan. Oleh karena itu, pengujian kepadatan hanya dapat digunakan sebagai metode penyaringan awal dan tidak dapat digunakan sebagai dasar penentuan akhir.

• Keterbatasan pengujian laju aliran leleh:Pengujian MFR sangat dipengaruhi oleh suhu dan riwayat geser, dan perubahan kecil pada kondisi pengujian dapat menyebabkan penyimpangan pada hasil. Selain itu, beberapa pengubah (seperti pemlastis) juga akan mempengaruhi nilai MFR. Oleh karena itu, saat melakukan pengujian MFR, kondisi pengujian harus dikontrol dengan ketat, dan beberapa pengujian paralel harus dilakukan.
• Keterbatasan analisis FTIR:Metode ATR-FTIR bekerja dengan baik untuk mengidentifikasi bahan daur ulang PE-LD, namun memiliki keterbatasan dalam mengidentifikasi bahan daur ulang PP, terutama bahan daur ulang yang telah melalui satu siklus pemrosesan, yang mungkin tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. Selain itu, FTIR hanya dapat memberikan informasi gugus fungsi dan tidak dapat menentukan struktur kimia tertentu.

Persyaratan untuk metode HS-GC-MS:Meskipun metode ini memiliki akurasi yang tinggi, namun memerlukan peralatan yang canggih dan operator yang sangat terampil. Hal ini memerlukan kromatografi gas-spektrometer massa headspace dengan sumber EI, sampler headspace yang beroperasi pada suhu minimal 150 derajat , dan perangkat lunak analitik profesional serta-operator yang terlatih.

 

Untuk memastikan keakuratan hasil identifikasi, sistem kendali mutu yang komprehensif harus ditetapkan:

Contoh kontrol keterwakilan:Patuhi standar pengambilan sampel secara ketat (seperti ISO 2859) untuk memastikan bahwa sampel yang diambil secara akurat mencerminkan karakteristik seluruh batch bahan. Untuk bahan granular, sampel harus diambil dari beberapa titik di lokasi berbeda, dicampur secara merata, dan kemudian diuji.

Kalibrasi dan pemeliharaan instrumen:Semua peralatan pengujian harus dikalibrasi secara teratur. Timbangan elektronik, mesin uji universal, dan peralatan pengukuran lainnya memerlukan kalibrasi tahunan oleh lembaga metrologi yang diakui secara hukum. Penguji laju aliran leleh dan penguji suhu distorsi panas harus dikalibrasi sendiri-atau oleh pihak ketiga setiap enam bulan. Item kalibrasi meliputi akurasi suhu, akurasi nilai gaya, dan stabilitas laju. Laporan kalibrasi harus diarsipkan untuk referensi di masa mendatang guna memastikan ketertelusuran data pengujian.

Pengendalian kondisi lingkungan:Lingkungan pengujian harus memenuhi persyaratan standar, karena suhu, kelembapan, dan kebersihan semuanya dapat mempengaruhi hasil pengujian. Misalnya, pengujian kepadatan memerlukan lingkungan suhu konstan 23±0,5 derajat; Analisis FTIR harus dilakukan di lingkungan kering untuk menghindari gangguan uap air; dan pengujian mikrobiologi perlu dilakukan di ruangan yang bersih.

Pencatatan dan ketertelusuran:Semua proses dan hasil pengujian harus dicatat secara rinci, termasuk informasi sampel, kondisi pengujian, data mentah, proses perhitungan, dan hasil akhir. Catatan harus jelas, akurat, dapat ditelusuri, dan disimpan untuk jangka waktu tertentu.

Dengan membangun sistem kontrol kualitas yang komprehensif, keuntungan dari berbagai metode identifikasi dapat dimaksimalkan, memastikan diferensiasi yang akurat antara bahan mentah plastik PP food grade, daur ulang, dan reklamasi, memberikan dukungan teknis yang andal untuk kontrol kualitas produk. Dalam penerapan praktis, kombinasi metode yang tepat harus dipilih berdasarkan keadaan tertentu, memastikan keakuratan dan mempertimbangkan biaya dan efisiensi pengujian. Untuk PP-food grade, bahan dengan persyaratan keamanan yang sangat tinggi, disarankan untuk menggunakan beberapa metode untuk identifikasi komprehensif guna memastikan kualitas produk dan keamanan pangan.