Plasma pada Industri Tekstil

Plasma pada Industri Tekstil

Dalam bidang tekstil, penelitian yang dikerjakan sejak awal 1980-an di banyak laboratorium di seluruh dunia tentang penggunaan radiasi plasma bertekanan rendah untuk material berserat menunjukkan hasil-hasil yang menjanjikan karena mampu meningkatkan berbagai sifat fungsional pada bahan tekstil yang mendapat perlakuan radiasi plasma. Sejumlah mesin plasma bertekanan rendah komersial, yang sebagian besar berbentuk prototipe, telah ditawarkan untuk pemrosesan tekstil selama lebih dari 15 tahun. Dalam beberapa waktu terakhir, beberapa perusahaan bahkan telah mulai menawarkan sistem komersial sistem plasma bertekanan rendah untuk pemrosesan tekstil. Namun, meskipun menjanjikan keuntungan yang besar dalam prototipe laboratorium maupun industri, pemrosesan plasma pada skala industri masih lambat untuk membuat dampak yang besar dalam industri tekstil.  Kendala lainnya yaitu lambatnya pengembangan sistem plasma yang cocok untuk industri, fokus yang lambat pada pengembangan sistem plasma bertekanan rendah dan kurangnya transparansi publik mengenai kesuksesan dan kegagalan dari percobaan-percobaan industri (Shishoo ed., 2007).

Bahan tekstil memiliki sifat-sifat intrinsik yang bernilai dan tidak dimiliki bahan lain, seperti fleksibilitas, berat spesifik yang rendah, kekuatan tarik, rasio permukaan terhadap volume yang besar, sifat pegangan yang baik dan kelembutan. Oleh karena itu, bahan tekstil dapat dengan mudah menerima fungsi-fungsi tambahan, misalnya, hidrofobik, oleofobik, atau sifat anti bakteri. Selama ini, fungsi-fungsi tersebut hanya diperoleh melalui proses basah atau penyempuranaan (finishing) tradisional yang selalu disertai dengan penggunaan sejumlah besar bahan kimia, air, dan energi. Plasma adalah teknik pemrosesan kering yang memungkinkan pereduksian penggunaan air secara signifikan (Rauscher ed., 2010) dan pembangkitan reaksi-reaksi kimia tanpa suhu tinggi dan terlalu banyak zat-zat kimia yang berbahaya.

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 finishing atau pelapisan mengarah pada deposisi dari suatu pelapisan yang sangat tipis (dalam orde nanometer) di atas substrat. Prekursor dapat dipilih sesuai dengan fungsi target. Aplikasinya termasuk misalnya, sifat oleofobik, ketahanan terhadap api, atau sifat antibakteri. 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. Radiasi lucutan korona standar dapat dioperasikan pada kecepatan beberapa meter per menit hingga 1000 m per menit dan bahkan lebih tinggi. Kecepatan maksimal yang dapat dicapai untuk aplikasi ditentukan oleh masukan daya listrik, material substrat, struktur permukaan dan besaran dari efek-efek induksi yang diperlukan (Rauscher ed., 2010).

Sejumlah penelitian yang bertujuan meningkatkan sifat hidrofilik kain poliester (polietilena tereftalat, PET) telah dilakukan sebelumnya. Analisa ringkas dari literatur telah dilakukan untuk mengidentifikasi molekul yang dapat memberikan sifat hidrofilik dan untuk meningkatkan adhesi. Gas-gas dan monomer yang teridentifikasi di antaranya :

1. Untuk memberikan sifat hidrofilik:

gas : O2, N2, NH3, H2/N2, Ar, udara.

2. Untuk adhesi:

gas: O2, N2, NH3, Ar/N2, udara, CO2, Ar/O2/NH3, H2.

Dapat diamati, beberapa gas memberikan efek peningkatan hidrofilik dan adhesi sekaligus. Plasma yang mengandung nitrogen secara luas digunakan untuk meningkatkan pembasahan (wettability), dan fungsi lainnya dari permukaan poliester. Nitrogen juga digunakan untuk meningkatkan kekuatan antarmuka (interfacial strength) antara serat-serat polietilen dan resin-resin epoksi yang dihasilkan oleh ikatan silang amina., Gugus amino diperkenalkan pada permukaan serat untuk membuat ikatan kovalen (Chappel et al., 1991).

              Sementara penggunaan oksigen selalu dihubungkan dengan permukaan-permukaan polimer yang diradiasi menggunakan plasma-nitrogen. Fenomena yang umum adalah oksigen tergabung pada permukaan polimer setelah dan selama proses radiasi plasma non-oksigen. Radikal-radikal bebas yang tercipta pada permukaan polimer dapat bereaksi dengan oksigen selama peradiasian dengan plasma. Selain itu, radikal-radikal bebas yang masih tersisa di permukaan polimer setelah peradiasian akan bereaksi dengan oksigen ketika permukaan terkena paparan lingkungan atmosfer (Chan et al., 1996).