Umum Digunakan, Ulik Lebih Dalam Mengenai Pelindung Kabel Listrik Berbahan PVC

Kabel. Benda yang sudah tidak asing lagi bagi kita. Jika mendengar kata 'kabel', maka yang ada dilintasan pikiran kita yaitu listrik. Kabel merupakan sebuah alat yang digunakan untuk menyalurkan sinyal dari satu tempat ke tempat lain, sedangkan kabel listrik adalah media untuk menghantarkan arus listrik.

Jika kita lihat terdapat sebuah bahan pada kabel yang dapat melindungi atau membungkus kabel tersebut. Apa itu? Terbuat dari bahan apakah pelindung kabel tersebut? Mari kita bahas satu per satu lebih dalam agar Anda dapat menjawab rasa penasaran Anda.

Bahan yang melindungi atau membungkus kabel disebut sebagai isolator. Isolator adalah bahan yang tidak dapat atau bahkan sulit untuk melakukan perpindahan arus listrik. Dengan kata lain, isolator adalah penghambat aliran listrik. Fungsi isolator yang lainnya ialah sebagai penopang beban ataupun pemisah antara konduktor tanpa membuat adanya aliran arus yang mengalir keluar, untuk mencegah sengatan listrik dan memberikan tindakan pengamanan untuk proteksi.

Jika ada penghambat aliran listrik, tentunya ada yang menjadi penghantar arus listrik yang disebut sebagai konduktor. Konduktor pada kabel yang umumnya digunakan adalah tambaga dan aluminium karena dapat menghemat biaya.

Ada sebuah mitos bahwa semua kabel listrik terisolasi dengan baik. Namun faktanya, 90% dari kabel listrik yang ada di luar tidak terisolasi dengan baik. Mereka mungkin memiliki lapisan pelindung cuaca, tetapi tidak memberikan perlindungan dari sengatan listrik. Bahkan bagian isolator dari kabel bisa "menghilang" setelah terkena efek cuaca selama bertahun-tahun.

Dapat dibayangkan apa yang akan terjadi jika kabel tidak memiliki pelindung atau pembungkus? Lalu bahan seperti apa yang sebaiknya digunakan untuk melindungi kabel dari efek cuaca dan efek lingkungan yang lain agar kabel dapat terisolasi dengan baik? Sebelum membahasnya, mari kita lihat bagaimana sejarah kabel dan isolator kabel listrik ini ditemukan.

Berbicara mengenai sejarah, nama sejarawan Michael Faraday sudah tidak asing lagi bagi kita. Michael Faraday merupakan seorang fisikawan dan kimiawan yang lahir pada tanggal 22 September 1791 dengan kontribusi yang besar bagi masyarakat dunia, khususnya pada bagian bidang elektromagnetis ataupun yang berhubungan dengan listrik. Beliau mendapat julukan sebagai 'Bapak Listrik' akibat temuannya yang sangat bermanfaat bagi seluruh masyarakat dunia hingga saat ini, salah satunya yaitu menemukan kabel listrik.

Penemuan kabel sebagai alat penyalur listrik yang efektif dihantarkan oleh adanya penemuan kawat sebagai bahan konstruksi bangunan. Kawat berhasil dikembangkan menjadi alat penting yang digunakan untuk menyalurkan tenaga listrik dan suara, sehingga mempermudah aktivitas manusia di zaman modern ini. Para ilmuwan mulai menyadari bahwa kawat dapat digunakan sebagai penghantar listrik pada akhir 1800-an,. Pengembangan kabel listrik tersebut berlangsung cukup lama karena para ilmuwan cukup kesulitan menemukan alat yang dapat menutupi kawat listrik tersebut.

Pada pertengahan abad ke-19, para ilmuwan menemukan cara bagaimana membungkus kawat tersebut agar dapat digunakan dengan aman sebagai kabel yang menghantarkan listrik. Para ilmuwan membungkus kawat dengan sebuah material isolasi dari karet atau plastik yang dapat meredam arus listrik di dalam kawat tersebut. Pada abad ke 20, terjadi perkembangan penciptaan kabel yang cukup modern ketika para ilmuwan menemukan tembaga sebagai penghantar listrik yang sangat baik. Bahan tembaga pun akhirnya dapat menggantikan aluminium yang sebelumnya menjadi bahan utama pembuatan kawat listrik.

Salah satu masalah yang dihadapi ketika menggunakan bahan aluminium adalah ketika kabel aluminium dipanaskan ukurannya memuai dan kemudian menyusut kembali. Hal itu dapat mengendurkan sambungan tempat kabel disambungkan, dan sering menyebabkan kegagalan yang dapat menimbulkan potensi pada terjadinya kebakaran.

Seperti yang telah disinggung sebelumnya, isolator kabel yang umum digunakan yaitu berbahan dasar plastik dan karet. Bahan-bahan isolator tersebut dipilih menjadi isolator kabel karena lebih mudah untuk diproses serta dibentuk, akan tetapi masih dapat digunakan sebagai penyumbat aliran listrik untuk voltase menengah. Jenis-jenis plastik yang digunakan sebagai isolator diantaranya polytetrafluoroethylene (PTFE) - Teflon, polivinil klorida (PVC), polietilen (isolasi PE), polietilen ikatan silang (XLPE isolasi), isolasi karet (isolasi ERP), dan lain-lain. Namun jenis plastik paling sering digunakan yaitu bahan polivinil klorida (PVC).

PVC merupakan elemen penting yang sering digunakan dalam pembuatan produk-produk manufaktur, salah satunya adalah sebagai isolator kabel. Dengan menggunakan bahan PVC pada lapisan luarnya, kabel jadi tampak lebih rapi, tertata, dan terlindungi dari bermacam-macam faktor luar yang bisa merusaknya.

Kabel PVC adalah kabel yang bagian intinya dilapisi oleh material PVC. Lapisan PVC ini dirancang secara khusus untuk memberikan perlindungan karena memiliki fungsi yang serbaguna, yaitu agar kabel aman untuk disentuh, membuat kabel lebih awet dan panjang umur, serta memiliki ketahanan yang baik terhadap air, panas, dan bahan kimia.

Isolator kabel PVC memiliki ketahanan yang sangat baik terhadap korosi, benturan, abrasi, pelapukan, bahkan hingga pembusukan bahan kimia. Karena memiliki banyak keunggulan, hal inilah yang membuat isolator kabel listrik PVC banyak dipilih karena kualitasnya yang cocok digunakan dalam situasi dan kondisi lingkungan apa pun.

Polivinyl klorida (IUPAC: Poli (kloroetanadiol)) dengan rumus kimia (-H2C=CHCl-)n, yang biasanya disingkat PVC. PVC merupakan polimer termoplastik dengan urutan ketiga dalam hal jumlah pemakain di dunia, setelah polietilena dan propilena. Polimer? Termoplastik? Apa yang dimaksud dengan dua kata tersebut? Berikut penjelasannya

Beberapa plastik memiliki sifat khusus, antara lain lebih mudah larut pada pelarut yang sesuai, pada suhu tinggi akan lunak, tetapi akan mengeras kembali jika didinginkan. Proses melunak dan mengeras ini dapat terjadi berulang kali. Sifat ini dijelaskan sebagai sifat termoplastik.

Polimer adalah material berbentuk rantai molekul panjang dan berulang yang terbentuk dari pengikat yang berupa molekul identik yang disebut monomer. Monomer adalah molekul kecil yang dapat digabungkan untuk membentuk molekul yang lebih kompleks atau dengan kata lain, monomer ini merupakan komponen penyusun polimer.

Agar lebih jelasnya, dapat kita bayangkan menjadi sebuah benda. Diibaratkan polimer itu merupakan sebuah gelang yang tersusun atas beberapa manik-manik. Gelang tersebut apabila dibuka atau dilepas ikatannya akan menjadi sebuah rantai panjang (meskipun tidak terlalu panjang). Manik-manik yang menyusun gelang tersebut merupakan monomernya atau komponen yang menyusun gelang tersebut. Besarnya ukuran gelang tersebut tergantung dari besarnya ukuran pergelangan tangan orang yang memakainya. Namun polimer itu terdiri dari ribuan atau bahkan lebih monomer yang menyusunnya. Jadi ukuran polimer itu sangatlah besar.

Gambar 1. di atas menggambarkan rantai polimer polivinil klorida. Bola hitam merupakan atom karbon, bola putih untuk atom hidrogen, dan bola hijau untuk atom klor. Dari gambar tersebut, rantai memiliki dua permukaan yaitu permukaan atas terdiri dari klorindan sedangkan permukaan bawah dari hidrogen. Susunan tiga dimensinya paling mudah divisualisasikan dari monomer vinil klorida, dan cara ikatan dengan monomer lain untuk membuat rantai polimer seperti pada gambar 2 berikut.

Gambar 2. Struktur PVC 

Seperti namanya, PVC terdiri dari pengulangan banyak monomer vinil klorida, membentuk rantai polimer. Kedua atom klorin dan vinil diulangi beberapa kali dalam polimer, sehingga dapat juga disebut polivinil klorida (PVC).

Setelah tadi disinggung secara singkat bagaimana sifat-sifat PVC, mari kita ulas lebih dalam baik itu bahan PVC-nya sendiri ataupun kabel PVC. PVC mempunyai sifat keras dan kaku. Kekuatan benturannya baik, mudah mengalami perubahan bentuk akibat panas dan cahaya, mudah disintesis, bentuknya serbuk putih sehingga mudah diolah, mudah larut dalam suhu kamar serta tidak mudah terbakar. Oleh karena mudah terdegradasi akibat panas dan cahaya, PVC dapat juga direkayasa sehingga tahan panas dan tahan cuaca untuk penggunaan di alam terbuka.

Sifat -- sifat mekanik dari material plastis seperti PVC polimer tergantung dari beberapa parameter salah satunya suhu transisi gelas (Tg) yaitu kemampuan material berwujud padat berubah dari keadaan kaku menjadi karet. Material PVC polimer yang termasuk amorf (suatu zat padat yang tidak memiliki struktur menyerupai kristal atau struktur yang tidak teratur) mempunyai nilai Tg yang maksimum dan minimum. Jika harga Tg mendekati nilai suhu kamar maka dapat dikatakan material itu bersifat plastis.

Setiap bahan PVC yang digunakan sebagai isolator kabel memiliki karakteristik masing-masing yang bisa disesuaikan dengan kebutuhan para penggunanya. Berikut beberapa di antaranya.

• Cold Resistance PVC: Cold resistance PVC dikenal karena ketahanannya akan suhu dingin yang ekstrim, bahkan hingga di bawah 0C.
• Heat Resistant PVC: Heat resistan PVC mampu menahan suhu ekstrim hingga mencapai 90C. Hal ini disebabkan oleh lapisan isolatornya memiliki kemampuan yang sangat baik untuk menyesuaikan kabel pada lingkungan dengan suhu yang sangat tinggi.
• Oil Resistant PVC: Karena memiliki ketahanan terhadap minyak dan paparan bahan kimia, oil resistant PVC banyak digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan manufaktur

Polimer PVC dibentuk melalui serangkaian proses yang disebut sebagai polimerisasi. Dalam polimerisasi ini terdiri dari beberapa tahap yaitu tahap inisiasi, tahap propagasi dan tahap terminasi sebagai tahap akhir polimerisasi. Untuk lebih jelasnya, berikut merupakan proses polimerisasi untuk bahan polimer PVC.

• Tahap insiasi, merupakan tahapan reaksi pembentukan sumber radikal yang akan mengaktifkan monomer menjadi radikal bebas. Radikal bebas adalah atom atau gugus atom yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan dan bersifat sangat reaktif yang dilambangkan dengan adanya sebuah tanda titik (*) pada atom tersebut.
  R* + CH2 = CHCl R* - CH2 - CHCl
• Tahap propagasi, merupakan tahapan reaksi dimana monomer -- monomer aktif akan bereaksi dengan monomer lain sehingga akan membentuk polimer rantai panjang dan masih aktif atau tahap pertumbuhan atau pemanjangan rantai.
  R* - CH2 - CHCl R*- CH2 -- CHCl - CH2 - CHCl
• Tahap terminasi, merupakan tahap penghentian reaksi dimana 2 rantai monomer aktif akan saling bergabung satu sama lain kemudian berubah menjadi non-aktif yang artinya polimer ini telah selesai melewati proses polimerisasi.
  R* - (CH2-CHCl) - CH2 -- CHCl + CH - CH2 - (CHCl - CH2) -- R* R* - (CH2-CHCl) - CH2 -- CHCl - CHCl - CH2 - (CHCl - CH2) -- R*

Setelah mengetahui beberapa hal mengenai isolator kabel PVC mulai dari pengertian sampai dengan tahap reaksi, lalu bagaimana isolator kabel PVC itu dibuat dan bagaimana proses dalam melapisi kabel dengan bahan PVC tersebut?

Pelapisan kabel umumnya dilakukan dengan menggunakan proses ekstrusi. Proses   ekstrusi adalah suatu teknik pemrosesan dengan tekanan untuk mengubah material (dalam hal ini termoplastik) dalam bentuk bubuk atau butiran menjadi lelehan dan mendorong lelehan tersebut melalui tempat cetakan (shaping die) yang terletak di ujung akhir mesin untuk menghasilkan produk kontinu yang panjang. Ekstrusi ini merupakan suatu proses yang   mengombinasikan beberapa proses diantaranya meliputi pencampuran, pemasakan, pengadonan, penghancuran, pencetakan, dan terakhir pembentukan.

Pelapisan kabel umumnya dilakukan dengan menggunakan ekstruder (mesin ekstrusi) ulir tunggal. Pada  mesin ekstrusi ulir tunggal ini mempunyai bagian utama berupa sebuah   poros berulir yang berfungsi untuk mendorong dan menekan bahan biji plastik (pellet) hingga keluar dari cetakan.

 

Gambar 3. Resin PVC 

Gambar 4. Skema Proses Ekstrusi

Gambar 5. Skema Proses Pembungkusan Kabel dengan Mesin Ekstrusi 

Tujuan dari proses ekstrusi diantaranya adalah untuk mendapat pellet dengan spesifikasi berbeda dengan sebelumnya, dikarenakan biji plastik yang masuk dicampur dengan bahan lain sehingga produk yang keluar mempunyai spesifikasi yang khusus (berbeda). Pada proses ekstrusi terjadi peristiwa transfer resin/biji plastik dari satu titik ke titik lain menggunakan ulir, kemudian terjadi pelelehan dan penekanan. Secara prinsip pellet masuk dalam wadah (hopper) kemudian dibawa oleh ulir sambil mengalami proses pelelehan. Panas berasal dari kumparan yang dipasang di sekeliling ulir. Begitu pergerakan bahan menuju   ujung, terjadi kenaikan tekanan karena bahan polimer pasti melalui lubang kecil sedangkan dari belakang ulir akan terus bergerak menekan. Bahan yang keluar selanjutnya bisa   diterima oleh cetakan untuk dicetak. 

Selain dijadikan sebagai isolator kabel listrik, ternyata isolator kabel PVC banyak digunakan untuk beragam aplikasi yang berbeda karena fleksibilitasnya. Mulai dari penggunaan dalam skala kecil seperti rumah tangga hingga yang berksala besar seperti industri manufaktur. Penggunaan dalam skala kecil seperti peralatan rumah tangga, kabel listrik untuk rumah, operasi penambangan, kabel sirkuit, hingga berbagai lingkungan kerja lainnya yang sensitif terhadap suhu ekstrim. Karena kemampuan penyesuaian yang dimilikinya, berbagai produk komersil seperti motor lisrtik, transformator daya, hingga papan panel pun menggunakan isolator kabel PVC.

Alasan lain yang membuat isolator kabel PVC ini banyak digunakan untuk beragam aplikasi karena memiliki beberapa kelebihan. Kelebihannya adalah memiliki keserbagunaan yang sangat tinggi. Berikut beberapa kelebihan menggunakan isolator kabel PVC untuk beragam aplikasi.

Pertama yaitu fleksibel. Isolator kabel PVC dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan berbeda, mudah didaur ulang, dan juga dapat dimodifikasi menggunakan tambahan plasticizer. Plasticizer adalah bahan tambahan yang diberikan pada waktu proses agar plastik lebih halus dan fleksibel. Hal inilah yang membuat isolator kabel PVC banyak dimanfaatkan untuk memenuhi berbagai kebutuhan industri yang lebih rumit.

Kedua yaitu daya tahan ekstrim. Sudah bukan rahasia lagi jika isolator kabel PVC sangat kokoh dan tahan lama, namun juga memiliki fitur yang lentur dan fleksibel. Secara keseluruhan, isolator kabel PVC memiliki daya tahan yang sangat baik terhadap korosi (satu penurunan sifat guna dari suatu material dapat berupa logam atau bahan lain akibat interaksi pada lingkungannya), bahan kimia, panas, dan air meski harus terpapar sepanjang waktu.

Ketiga yaitu keamanan terjamin. Kelebihan paling utama yang dimiliki oleh isolator kabel PVC adalah memiliki ketahanan yang sangat baik. Hal ini membuat isolator kabel PVC dapat meningkatkan kesesuaian pada berbagai lingkungan sensitif dan kondisi yang ekstrim. Selain itu, bahan PVC dapat membuat penggunanya tetap nyaman karena tidak berbau maupun beracun serta hampir tidak berbahaya dan mengganggu lingkungan karena tidak berpotensi mencemari udara, air maupun tanah.isolator

Keempat atau yang terakhir yaitu dapat disesuaikan. Karena fleksibilitasnya, isolator kabel PVC dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan berbeda sesuai dengan yang diinginkan.

Meskipun PVC memiliki beberapa kelebihan yang dapat digunakan pada berbagai aplikasi, ternyata PVC juga memiliki beberapa kekurangan yang dapat merugikan kita. Berikut ini merupakan beberapa kekurangan dari PVC, yaitu.

Pertama, PVC tidak dapat terurai secara hayati yang menjadikannya polutan lingkungan. Ini menyebabkan polusi bagi tanah karena plastik tidak hancur. Daya tahan PVC dapat menjadi penyebab masalah, karena akumulasi limbahnya dapat menjadi kontributor pencemaran lingkungan yang telah mempengaruhi planet ini selama bertahun-tahun. Bahan PVC tergolong yang paling sulit didaur ulang, sehingga tidak ramah terhadap lingkungan.

Kedua, karena bahan kimia beracun yang dikeluarkan oleh PVC selama proses pembuatan, penggunaan dan pembuangannya, PVC dapat menjadi ancaman bagi kesehatan manusia. Racun seperti ftalat dan dioksin menyebabkan berbagai penyakit, seperti ketidakseimbangan hormon, efek kesehatan pernapasan dan dalam kasus yang ekstrim adalah kanker.

Ketiga, untuk keperluan konstruksi, pemasangan material dengan bahan baku PVC memerlukan penanganan khusus agar hasilnya rapi dan tidak mengganggu.

Berdasarkan apa yang telah dijelaskan, kabel listrik yang cukup modern seperti sekarang mulai berkembang sejak abad ke-20 dengan salah satu ilmuwan yang menemukannya yaitu Michael Faraday yang mendapat julukan sebagai 'Bapak Listrik'. Bahan yang melindungi atau membungkus kabel disebut sebagai isolator. Isolator adalah bahan yang tidak dapat atau bahkan sulit untuk melakukan perpindahan arus listrik. Dengan kata lain, isolator adalah penghambat aliran listrik. Isolator kabel yang umum digunakan yaitu berbahan dasar plastik dan karet karena lebih mudah untuk diproses serta dibentuk, akan tetapi masih dapat digunakan sebagai penyumbat aliran listrik untuk voltase menengah.

Salah satu jenis plastik yang sering digunakan sebagai isolator yaitu jenis PVC (polivinil klorida) karena serta memiliki ketahanan yang baik terhadap air, panas, dan bahan kimia serta kualitasnya yang cocok digunakan dalam situasi dan kondisi lingkungan apa pun. PVC merupakan polimer yang tersusun oleh monomer vinil klorida dengan sifat sifat keras dan kaku. Kekuatan benturannya baik, mudah mengalami perubahan bentuk akibat panas dan cahaya, mudah disintesis, bentuknya serbuk putih sehingga mudah diolah, mudah larut dalam suhu kamar serta tidak mudah terbakar. PVC dikenal karena ketahanannya akan suhu yang ekstrim baik suhu dingin maupun panas dan memiliki ketahanan terhadap minyak dan paparan bahan kimia.

Polimer PVC dibentuk melalui serangkaian proses yang disebut sebagai polimerisasi yang terdiri dari tahap inisiasi, tahap propagasi dan tahap terminasi. Isolator kabel dibuat dengan proses  ekstrusi yaitu teknik pemrosesan dengan tekanan untuk mengubah material dalam bentuk bubuk atau butiran menjadi lelehan dan mendorong lelehan tersebut melalui tempat cetakan yang terletak di ujung mesin untuk menghasilkan produk kontinu yang panjang.

Isolator kabel PVC banyak digunakan untuk beragam aplikasi seperti peralatan rumah tangga, kabel listrik untuk rumah, operasi penambangan, kabel sirkuit, hingga berbagai berbagai produk komersil seperti motor lisrtik, transformator daya, hingga papan panel pun menggunakan isolator kabel PVC.

Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh isolator kabel PVC yaitu fleksibel, daya tahan ekstrim, keamanan terjamin dan dapat disesuaikan. Sedangkan kekurangannya yaitu sulit didaur ulang, mengeluarkan bahan kimia beracun selama proses dan memerlukan penanganan khusus.