Standart ProdukTPT

Mengenal Serat Berkinerja Tinggi Sebagai Serat Generasi Baru (HIGH PERFORMANCE FIBERS)

BULETIN TEKSTIL.COM/ Jakarta – Telah disepakati sejak lama bahwa unit terkecil penyusun sebuah material tekstil adalah serat. Serat diolah melalui proses manufaktur tertentu di industri hingga diperoleh berbagai barang tekstil seperti benang dan kain yang memiliki kegunaan dalam kehidupan sehari-hari. Sifat dari serat sebagai penyusun bahan tekstil memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan kinerja/sifat dari bahan tekstil akhir yang diperoleh.

Ilustrasi serat sebagai material penyusun benang dan kain tenun

Serat berkinerja tinggi (High performance fibers) merupakan serat yang memiliki sifat kekuatan tarik dan modulus yang lebih unggul dibandingkan dengan serat yang umum dijumpai, dan juga dapat memiliki sifat unggulan lainnya seperti dapat bertahan pada suhu yang tinggi, ketahanan api dan ketahanan terhadap kimia dan pelarut yang sangat baik. Sifat unggul pada serat berkinerja tinggi dapat berasal dari molekul unik dan struktur kimia dari serat khusus tersebut. Konsep serat berkinerja tinggi masuk ke industri tekstil pada kisaran tahun 1950-1970-an.

Serat berkinerja tinggi telah dikembangkan untuk menawarkan kekuatan tinggi, modulus tinggi, stabilitas termal pada suhu tinggi, ketahanan kimia dan pelarut, serta sejumlah sifat lainnya untuk aplikasi penggunaan akhir spesifik pada aplikasi tertentu. Serat ini merupakan kunci bahan baku dari pengembangan berbagai bahan material tekstil teknis (technical textile) yang membutuhkan sifat karakteristik yang unggul dan sulit untuk dibuat dengan menggunakan bahan baku serat komoditas konvensional lainnya.

High Performace Fibers Memiliki Sifat Yang Unggul Dalam Kekuatan Dan Kekakuannya

Serat-serat industri seperti kapas, wol dan sutera biasanya hanya memiliki kekuatan tenacity berkisar pada nilai 0,1 – 0,4 N/Tex dengan nilai modulus awal berkisar 2-5 N/Tex. Serat rami dan flax biasanya memiliki nilai lebih tinggi lagi diatasnya. Setelah diperkenalkannya teknologi serat selulosa regenerasi, serat rayon asetat juga hanya memiliki kekuatan tenacity berkisar 0,2 N/Tex. Pengembangan kekuatan tenacity pada serat berbasis selulosa menjadi tantangan tersendiri bagi para pembuat serat kala itu. Hingga pengembangan lebih lanjut dari rayon asetat yaitu serat Tenasco yang hanya mencapai nilai 0,4 N/Tex, yang selanjutnya dikembangkan menjadi serat Fortisan dengan kekuatan hanya berkisar pada nilai 0,6 N/Tex. Nilai tersebut masih lebih rendah dibandingkan dengan serat nilon dan serat karbon yang memiliki potensi lebih tinggi dalam kegunaannya sebagai bahan berkekuatan tinggi. Berikut merupakan perbandingan nilai kekuatan beberapa serat seperti kapas, rami dan berbagai serat berkinerja tinggi lainnya.

Klasifikasi Serat Berkinerja Tinggi

Sejauh ini, Serat berkinerja tinggi dapat diklasifikasikan berdasarkan struktur kimianya berserta beberapa contohnya sebagai berikut:

  1. Serat Aromatik, jenis serat berkinerja tinggi ini termasuk:
    • Aromatik Poliamidaatau lebih dikenal dengan Aramid: contohnya serat dengan nama dagang Nomex®, Kevlar® yang dikembangkan oleh dupont. Kedua serat ini memiliki titik leleh dekomposisi yang sangat tinggi, yang menjadikan serat ini kerap digunakan untuk keperluan ketahanan panas yang tinggi. Kevlar dapat bertahan hingga suhu 550oC, ketimbang Nylon 66 yang hanya dapat bertahan hingga suhu 255o Selain ketahanan panasnya yang menakjubkan, serat kevlar juga memiliki kekuatan yang tinggi hingga mencapai 2 kali dari serat nilon. Warna kuning merupakan salah satu dari ciri khas dari serat jenis ini.

  • Aromatik Polyester: contohnya serat Vectran® yang dikembangkan oleh Celanese Group. Serat ini memiliki ketahanan kimia yang sangat baik, yaitu dapat tahan terhadap pelarut organik, stabil terhadap hidrolisis, memiliki ketahanan terhadap asam (hingga konsentrasi 90%), memiliki ketahanan terhadap basa (hingga konsentrasi 30%). Serat ini juga diklaim memiliki kekuatan yang sangat tinggi, yaitu 5 kali lebih kuat dibandingkan baja dan 10 kali lebih kuat dibandingkan aluminium (dengan perbandingan berat yang sama). Selain itu serat ini juga memiliki ketahanan abrasi yang sangat baik sehingga banyak diaplikasikan untuk kegunaan bahan tali tambang berkekuatan tinggi. Ketahanan terhadap paparan Sinar UV juga membuat serat ini cocok untuk penggunaan outdoor yang awet dan tidak mudah rusak terjemur matahari.

  • Aromatic Polyimide: serat polyimide dikembangkan oleh Dow Chemical Co. Serat ini memiliki sifat ketahanan panas yang baik (meskipun tidak sebaik aramid), namun memiliki ketahanan kimia yang sangat baik. Serat polyimide banyak digunakan dalam aplikasi penggunaan filter media larutan kimia yang harus juga tahan dalam suhu yang tinggi.

  • Aromatik Heterosiklik: contohnya Polybenzimidazole® (PBI) yang dikembangkan oleh Celanese Corp.,  Polybenzobisthiazole® (PBT) oleh du Pont dan Celanese, serta Polybenzobisoxazole® (PBO) oleh Toyobo Co. Ltd. Diantara serat tersebut, serat PBO merupakan serat yang paling banyak digunakan dan sengaja dikembangkan oleh U.S Air Force. Serat tersebut merupakan material polimer yang kuat, tahan panas, tahan kimia, namun sangat ringan, serta cocok untuk digunakan di luar angkasa dan untuk kegunaan pesawat terbang. Ketahanan panas serat ini jauh lebih tinggi lagi, yaitu dapat bertahan hingga suhu 650o

Sifat mengagumkan lainnya dari serat Zylon® ini adalah sifat ketahanan apinya yang sangat baik (ketahanan api yang jauh lebih baik dibandingkan semua serat berkinerja tinggi lainnya). Hal ini dapat dilihat dengan nilai Limiting Oxygen Index serat Zylon yang mencapai nilai 70 LOI index.

2. Serat Polyolefin: contohnya serat Gel Spun Polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene atau UHMWPE) yang dipasarkan dengan merk dagang Spectra® oleh Honeywell dan Dyneema® oleh DSM dan Toyobo. Monomer serat ini sepintal tidak ada bedanya dengan polimer PE pada biasanya. Hal yang membedakan serat polyethylene biasa dan serat UHMW polyethylene adalah dari strukturnya yang memiliki derajat kristalinitas yang sangat tinggi (Derajat kristalinitas > 85%) dan berat molekul yang tinggi. Hal ini membuat serat UHMWPE memiliki kekuatan yang sangat tinggi dan kerap digunakan pada aplikasi penguat rompi antipeluru, heavy duty ropes untuk pelayaran lepas pantai, dll. Serat ini juga jauh lebih murah biaya produksinya dibandingkan dengan serat berkinerja lainnya, sehingga membuat serat jenis ini lebih diminati.

3. Serat Karbon: contohnya Polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber atau pitch-based carbon fiber yang dibuat oleh BASF, Amoco, Ashland dan berbagai perusahaan lainnya. Serat karbon memiliki kekuatan tarik yang mirip dengan Aramid, namun memiliki sifat-sifat unik lainnya seperti ketahanan kimia, dapat menghantarkan arus listrik (konduktif), dapat menghantarkan panas dengan baik.

4. Serat Anorganik: kelompok ini terdiri dari berbagai serat seperti serat Basalt, serat Boron, Serat Silicon Carbide, Glass fibers, dll. Serat kelompok ini tidak sepopuler kawan-kawannya dalam bidang serat berkinerja tinggi karena beberapa alasan teknis pembuatannya dan biayanya. Meskipun begitu, serat ini juga memiliki kekuatan yang tinggi dan dapat digunakan dalam aplikasi yang luas untuk berbagai kebutuhan ketahanan kimia dan kekuatan yang tinggi.

(Red B-Teks/Andrian Wijayono)

Magister Rekayasa Tekstil dan Apparel, Politeknik STTT Bandung

Views: 52

One thought on “Mengenal Serat Berkinerja Tinggi Sebagai Serat Generasi Baru (HIGH PERFORMANCE FIBERS)

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *