Contoh Proposal Mengenai Penerapan Plasma

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Tema utama dalam aplikasi-aplikasi plasma adalah perlakuan plasma pada permukaan.  Proses-proses fundamental yang berlangsung selama perlakuan plasma pada permukaan suatu material adalah: permukaan tersebut dibombardir dengan elektron-elektron cepat, ion, dan radikal-radikal bebas, dikombinasikan dengan emisi radiasi elektromagnetik kontinu dalam spektrum UV-Vis yang menghasilkan reaksi-reaksi kimia-fisika untuk mendapatkan fungsi aspek dan fungsional yang diinginkan (Shishoo ed., 2007). Dalam bidang tekstil, perlakuan plasma diakui sebagai suatu alternatif untuk menggantikan proses penyempurnaan kimia dan persiapan penyempurnaan. Teknologi ini menawarkan sejumlah keuntungan yang lebih besar dibandingkan proses kimia konvensional. Modifikasi permukaan menggunakan plasma tidak memerlukan penggunaan air dan bahan-bahan kimia, sehingga dianggap sebagai teknologi yang ekonomis dan ramah lingkungan (Carneiro et al., 2001).

Proses persiapan penyempurnaan  dan penyempurnaan kain tekstil dengan teknologi plasma non termal menjadi yang paling populer digunakan sebagai suatu teknik modifikasi permukaan (Shishoo ed., 2007). Plasma non termal (atau plasma dingin) secara khusus menjadi teknologi yang paling sesuai untuk diaplikasikan dalam pemrosesan kain tekstil karena sebagian besar material tekstil merupakan polimer yang sensitif terhadap panas (Morent et al., 2007). Selain itu, plasma dingin memungkinkan modifikasi permukaan pada serat-serat kain tanpa memengaruhi sifat-sifat bulk (Gouanve et al., 2006).

Sebagian besar perlakuan radiasi plasma menggunakan tekanan rendah (kondisi vakum tinggi), melibatkan sejumlah proses dan konsumsi waktu, energi serta ruang (Cai et al., 2003). Namun pada 2010, Keiko dan Akemi (2010) menggunakan plasma bertekanan atmosfer (atmospheric pressure plasma, APP) untuk memberikan sifat hidrofilik pada permukaan serat poliester. Sifat dan fungsi yang dapat diperoleh dari perlakuan plasma pada permukaan kain, misalnya yang paling utama, adalah plasma dapat digunakan untuk mengubah daya serap permukaan dari yang semula bersifat sifat hidrofilik menjadi hidrofobik dan sebaliknya (Rauscher ed., 2010).

Perubahan sifat tersebut disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya: terjadinya perubahan morfologi permukaan dan/atau terbentuknya gugus fungsional kimia aktif pada substrat kain akibat perlakuan plasma. Kemungkinan lainnya adalah kemunculan radikal-radikal bebas pada substrat yang diberi perlakuan plasma sehingga menyebabkan perubahan sifat fisis pada kain tersebut. Proses yang berlangsung dalam perlakuan pembangkitan plasma terhadap substrat adalah bahwa ketika daya ditingkatkan, gas plasma akan mendapatkan energi lebih untuk ionisasi dan dapat terionisasi lebih mudah. Di sisi lain, kecepatan elektron di bawah medan listrik kuat akan meningkat, sehingga menyebabkan peningkatan energi kinetik elektron. Kedua faktor tersebut akan meningkatkan aksi plasma pada permukaan serat. Aksi tersebut akan menyebabkan kekasaran permukaan dan terbentuknya gugus fungsional polar oksigen, yang berkontribusi memberikan sifat hidrofilik dan meningkatkan adhesi, pada kain poliester (Wong et al., 2000);  (Liu et al., 2006); dan (Rauscher ed., 2010).

Interaksi partikel-partikel aktif di dalam plasma dengan substrat dapat mengarah pada penambahan partikel ke substrat atau pelepasan partikel dari substrat. Untuk aplikasi pada bahan tekstil, radiasi plasma dapat digunakan untuk proses pembersihan (cleaning), etsa, maupun sterilisasi.  Plasma untuk penyempurnaan atau pelapisan mengarah pada deposisi dari suatu pelapisan yang sangat tipis (dalam orde nanometer) di atas substrat. Hal ini berhasil dicapai menggunakan peranti plasma (korona, DBD, plasma jet). Keuntungan utama adalah bahwa fungsi tersebut dapat direalisasikan dengan ukuran yang sangat terbatas, misalnya pada orde 0,2 g/m² untuk mendapatkan sifat anti mikroba (Buyle et al., 2008).

Sistem korona standar dalam industri tekstil terdiri dari elektroda-elektroda pisau logam murni di atas elektroda lawan (counter electrode), yang umumnya berupa rol yang menjalankan substrat. Plasma lucutan korona dibangkitkan di antara elektroda logam dan rol, lalu substrat diradiasi dengan melewatkannya melalui lucutan korona. Umumnya, peradiasian dengan lucutan korona dioperasikan di dalam udara lingkungan yang seringkali menyebabkan peningkatan energi permukaan dari permukaan substrat, misalnya, daya serap air dan daya kapilaritas yang lebih baik (Rauscher ed., 2010).

Radiasi plasma diakui dapat memberikan sejumlah perubahan sifat fisik maupun kimia pada permukaan kain tekstil. Dampak yang ditimbulkan terhadap sifat-sifat fisis maupun kimia pada kain berbeda-beda diantaranya tergantung pada jenis plasma, jenis gas, maupun jenis kain yang digunakan. Efek radiasi plasma pada kain dari serat alami akan berbeda dengan efek pada serat sintetis. Radiasi plasma dilaporkan dapat meningkatkan daya serap air pada permukaan serat terutama dengan oksidasi dan etsa. Radiasi plasma juga telah dimanfaatkan untuk beberapa aplikasi seperti anti mengkeret (Mori dan Inagaki, 2006); (Canal et al., 2007), meningkatkan sifat tahan gosok dan kemampuan menyerap warna dari serat-serat wol (Mori dan Inagaki, 2006); (Sun dan Stylios, 2005), serta mampu memberikan peningkatan sifat-sifat mekanik secara signifikan baik melalui radio frekuensi maupun frekuensi rendah yang meliputi kekuatan geser (shear strength), kekuatan lentur (flexural strength), dan kekuatan tarik (tensile strength) (Yoldas dan Mehmet, 2010).

Dalam penelitian ini dikaji perubahan sifat kebasahan pada permukaan kain poliester dan katun, masing-masing dipilih untuk mewakili serat sintetik dan alam, akibat perlakuan plasma. Jenis plasma yang digunakan dalam penelitian ini adalah plasma pijar korona yang dibangkitkan dengan konfigurasi elektroda multi titik-bidang. Perubahan sifat yang diamati, sebagai indikasi pengaruh perlakuan plasma, dikaitkan dengan perubahan morfologi dan kemunculan gugus fungsional aktif penarik air pada permukaan kain yang diradiasi.

Faktor-faktor operasional peradiasian yang diduga memberikan efek signifikan terhadap perubahan sifat pada kain divariasikan dalam penelitian ini untuk kemudian dapat ditarik hubungan. Parameter peradiasian yang akan dipelajari dalam penelitian ini yaitu lama peradiasian, tegangan, serta jarak elektroda titik dan bidang yang diduga kuat merupakan tiga parameter proses yang berpengaruh terhadap perubahan sifat-sifat fisik bahan tekstil. Sifat fisik kain terkait sifat hidrofilik yang akan diamati perubahannya dalam penelitian ini antara lain adalah:  daya basah (wet ability), daya serap kapiler (wet ability by wicking), morfologi permukaan serat dan sifat-sifat kimia permukaan (terkait kemunculan gugus fungsional) melalui analisa dengan FTIR.