Mengenal High Performance Fiber, Serat Generasi Baru Yang Berkinerja Tinggi

Serat berkinerja tinggi (High performance fibers) adalah jenis serat yang memiliki sifat kekuatan tarik dan modulus yang lebih unggul dibanding serat lain. Meterial tekstil ini juga sangat tahan terhadap zat kimia, pelarut dan suhu tinggi. Sifat-sifat tersebut berasal dari molekul unik dan struktur kimia di dalam serat. Konsep high performance fiber masuk ke ranah industri tekstil sekitar tahun 1950-1970-an.

Serat berkinerja tinggi telah dikembangkan guna memenuhi kebutuhan material tekstil teknis (technical textile) dilengkapi sifat-sifat unggul yang tak bisa diciptakan dari komoditas konvensional.

Karakteristik High Performace Fibers

Kekuatan tenacity serat-serat industri seperti kapas, wol dan sutera umumnya hanya mencapai angka 0,1 – 0,4 N/Tex dan nilai modulus awal berkisar 2-5 N/Tex. Serat rami dan flax memiliki nilai lebih tinggi, sedangkan tenacity rayon asetat kurang lebih 0,2 N/Tex.

Sumber: https://textilelearner.net/

Modifikasi tenacity pada serat berbasis selulosa menjadi tantangan tersendiri bagi produsen serat kala itu. Hingga pengembangan lebih lanjut dari rayon asetat yaitu serat Tenasco yang hanya mencapai nilai 0,4 N/Tex. Serat tersebut kembali diproses dan menghasilkan serat Fortisan namun nilainya berhenti di angka 0,6 N/Tex. Jauh lebih rendah dibandingkan serat nilon dan karbon sehingga berpotensi digunakan sebagai serat berkekuatan tinggi.

Klasifikasi Serat Berkinerja Tinggi

Sejauh ini, high performance fiber dapat diklasifikasikan berdasarkan struktur kimianya menjadi beberapa jenis yaitu:

1.       Serat Aromatik

Jenis high performance fiber dari kategori serat aromatic antara lain:

·         Aramid  

Aromatik Poliamida atau aramid seperti merk Nomex®, Kevlar® yang dikembangkan oleh DuPont mempunyai titik leleh dekomposisi sangat tinggi. Sehingga kerap digunakan sebagai bahan dasar barang-barang yang butuh ketahanan panas tinggi.

Kevlar dapat bertahan hingga suhu 550^oC, sedangkan Nylon 66 hanya dapat bertahan hingga suhu 255^oC. Kekuatannya pun mencapai 2 kali lebih tinggi dari serat nilon. Warna kuning menjadi salah satu ciri khas serat jenis ini.

·         Aromatik Polyester

Vectran® adalah contoh produk aromatic polyester yang dikembangkan oleh Celanese Group. Serat ini tahan pelarut organik, tahan terhadap asam (hingga konsentrasi 90%) maupun basa (hingga konsentrasi 30%) dan tetap stabil selama hidrolisis.

Bahkan kekuatan vectran diklaim 5 kali lebih kuat baja dan 10 kali lebih kuat dibandingkan aluminium dengan perbandingan berat yang sama. Ketahanan abrasinya juga sangat baik sehingga banyak diaplikasikan pada tali tambang berkekuatan tinggi. Ketahanannya terhadap paparan sinar UV menjadikannya sebagai bahan favorit untuk beragam keperluan outdoor.

·         Aromatic Polyimide

Serat polyimide dikembangkan oleh Dow Chemical Co mempunyai sifat ketahanan panas cukup bagus (tidak sebagus aramid) serta ketahanan kimia yang sangat baik. Serat polyimide digunakan sebagai filter media larutan kimia yangmana harus bisa bertahan di suhu tinggi.

·         Aromatik Heterosiklik

Serat aromatic heterosiklik dikembangkan oleh beberapa perusahaan dengan nama yang berbeda-beda. Mulai dari Polybenzimidazole® (PBI) yang dikembangkan oleh Celanese Corp., Polybenzobisthiazole® (PBT) dari du Pont dan Celanese, serta Polybenzobisoxazole® (PBO) oleh Toyobo Co. Ltd.

Diantara ketiganya, serat PBO paling banyak digunakan dan sengaja dikembangkan oleh U.S Air Force. Alasannya karena sifat polimer PBO sangat kuat, tahan panas (sampai suhu 650⁰ C), tahan kimia, namun tetap ringan, sehingga cocok untuk keperluan luar angkasa maupun pesawat terbang.

Karakteristik mengagumkan lain dari serat Zylon® yaitu ketahanan api yang jauh lebih baik dibandingkan high performance fiber lainnya. Hal itu terbukti dengan tingginya nilai Limiting Oxygen Index yang mencapai nilai 70 LOI index.

2.       Serat Polyolefin

Contoh serat polyolefin yakni Gel Spun Polyethylene (Ultra High Molecular Weight Polyethylene atau UHMWPE) yang dipasarkan dengan merk dagang Spectra® dari Honeywell dan Dyneema® dari DSM dan Toyobo. Monomer serat ini sepintas tidak ada bedanya dengan polimer PE pada umumnya. Perbedaan serat polyethylene biasa dan serat UHMW polyethylene terletak pada struktur derajat kristalinitas yang sangat tinggi (> 85%) dan berat molekulnya.

Faktor itulah yang menyebabkan serat UHMWPE berkekuatan tinggi dan kerap dimanfaatkan sebagai penguat rompi antipeluru, heavy duty ropes untuk pelayaran lepas pantai, dan masih banyak lagi. Menariknya lagi, biaya produksi serat ini juga lebih terjangkau sehinggga peminatnya  lebih diminati.

3.       Serat Karbon

Polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber atau pitch-based carbon fiber diproduksi oleh BASF, Amoco, Ashland dan beberapa perusahaan lainnya. Serat karbon memiliki kekuatan tarik yang mirip dengan Aramid, tahan zat kimia, mampu menghantarkan arus listrik (konduktif) serta penghantar panas dengan baik.

4.       Serat Anorganik

Kelompok serat anorganik terdiri dari serat Basalt, serat Boron, Serat Silicon Carbide, Glass fibers, dan jenis lain. Jenis serat tersebut tidak begitu populer karena teknis pembuatan dan biayanya. Meski demikian, bahan tekstil anorganik juga berkekuatan tinggi dan dapat diaplikasikan untuk barang-barnag yang butuh ketahanan kimia dan kekuatan tinggi.

Itulah jenis-jenis serat berpeforma tinggi alias high performance fiber yang telah berkembang dalam industri tekstil. Semoga bermanfaat ya!

Sumber:

Buletin Tekstil Edisi 28