Jenis-jenis Pemintalan Pada Pembuatan Benang Sintetis

Serat sintetis menjadi salah satu terobosan cerdas guna meningkatkan sifat-sifat serat alami dari hewan maupun tumbuhan. Pembuatan serat ini selalu berkaitan dengan bahan baku polimer yang dibuat dari rantai melalui proses kimia terkontrol.  Proses produksinya dilakukan dengan ekstrusi bahan baku polimer asal melalui pemintal ke udara atau air.

Polimer tersebut merupakan produk petrokimia yaitu bahan-bahan yang diperoleh dari pemrosesan minyak dan gas bumi. Itulah kenapa serat ini disebut sintetis. Dimana kategori ini mencakup nilon, Kevlar, poly etilen tereftalat (PET) dan polietilen. Semua jenis serat sintetis untuk tekstil diproduksi menggunakan dasar teknik pemrosesan yang sama. Sedangkan serat yang berbahan dasar polimer alami tidak dianggap sebagai serat sintetis sejati melainkan serat regenerasi. 

Jenis-jenis Pemintalan Serat Sintetis 

Prinsip pemintalan serat sintetis yaitu cairan polimer dipaksa melalui serangkaian lubang halus yang membentuk bentuk dasar. Cairan tersebut kemudian didorong untuk mengeras melalui proses pendinginan, kimia, atau termodinamika, yang menghasilkan filamen padat. Setidaknya ada empat metode pemintalan filamen serat yang diproduksi mencakup pemintalan basah, kering, peleburan, dan pemintalan gel.

Berikut penjelasannya:

1.       Melt Spinning (Pemintalan Leleh)

Proses pemintalan leleh digunakan untuk memproses polimer berbentuk chips yang mempunyai titik rendah. Dalam mekanismenya, polimer dilebur dalam hopper besar dan dilewatkan melalui pompa terukur sebelum mencapai pemintal. Filamen kemudian melewati udara dingin hingga memadat sehingga dapat ditarik dan dililitkan pada kumparan.

Sumber: https://www.researchgate.net/

Serat-serat termoplastik seperti nilon, poliester, dan poliester aromatik kristal utamanya diproduksi dengan mekanisme ini.

·         Pertama-tama material tersebut dipanaskan diatas suhu lelehnya,

·         Kemudian diekstrusi melalui pemintal untuk membentuk serat kontinu

·         Selanjutnya diikuti dengan penarikan, pendinginan, dan penggulungan.

Salah satu keuntungan dari pemintalan leleh adalah penggunakan polimer apa adanya tanpa memerlukan pelarut. Lelehan polimer biasanya sangat kental sehingga menghasilkan fenomena pembengkakan eksudat karena pemulihan karakteristih bahan elastis setelah kompresi sementara saat keluar dari pemintal.

Implikasi praktis dari pembengkakan eksudat menunjukkan bahwa filamen akan selalu menyimpang dari bentuk penampang lubang yang kompleks. Atau dengan kata lain geometri serat itu terlalu rumit dan tidak mungkin dilakukan dengan pemintalan leleh.

2.       Wet Spinning (Pemintalan basah)

Wet spinning diaplikasikan pada jenis polimer non-termoplastik yang sensitif terhadap suhu dan tidak mungkin dilakukan pemintalan leleh. Dalam setting pemrosesan ini, rantai polimer dilarutkan dalam jenis pelarut tertentu untuk membentuk cairan kental.

Konsentrasi larutan tipikal dapat bervariasi dari 1% –25% tergantung panjang rantai polimer, sistem pelarut, dan desain spin pack. Setelah dilarutkan, ikatan rantai akan bebas untuk terjerat, terlepas dan  bergerak relatif satu sama lain.

Di semua varian, larutan polimer dipompa melalui pemintal dan filamen terbentuk melalui penguapan atau pengendapan. Dalam pemintalan kering-basah, pelarut cukup mudah menguap dan meninggalkan filamen yang mengeras secara bertahap dengan sedikit sisa pelarut.

·         Dalam pemintalan celah udara dan koagulasi, pemintal direndam atau digantung tepat di atas wadah pemintalan.

·         Sementara pelarut diendapkan keluar dari filamen menggunakan sistem koagulan atau non-pelarut.

·         Filamen kemudian mengeras dan menjalani beberapa tahap pencucian dan pengeringan sebelum penggulungan akhir.

Mengingat pentingnya laju difusi koagulan dan pelarut, lamanya proses pemintalan basah ini biasanya jauh lebih lama dibandingkan pemintalan leleh.Pemintalan filamen kontinu juga memungkinkan zat aditif dimasukkan ke dalam serat pada saat pembentukan.

Serat pintal-celup dibuat melalui penambahan pewarna secara bertahap guna menghemat segala kebutuhan pewarnaan serat. Langkah ini diperlukan untuk serat yang sulit diwarnai seperti polipropilen. Sayangnya, rentang warna dan jumlah minimum produksi seringkali lebih terbatas.

Proses pembuatan bahan tekstil buatan seringkali mengunci tegangan dan regangan serat pada tingkat molekuler. Serat tersebut dapat berkontraksi seiring dengan mengendurnya regangan ketika dipanaskan untuk pewarnaan, pengikatan, atau penyelesaian akhir. Langkah tersebut menjadi penyebab utama kenapa benang dan kainnya menyusut dalam satu atau dua arah.

Namun penyusutan tersebut tetap bisa dihilangkan melalui proses penyelesaian akhir yang disebut pengaturan panas. Di sini, kain dicuci dan dibiarkan menyusut secara terkendali melalui oven bersuhu tinggi guna menekan penyusutan hingga 20%. Biaya proses ini memang tergolong mahal, namun hasil kainnya cenderung lebih stabil secara termal.

3.       Dry spinning (Pemintalan Kering)

Pada pemintalan kering merupakan pemintalan yang dilakukan dengan memasukkan bahan baku dan pelarut kemudian didorong oleh gear pump menuju spineret, ketika pelarut melalui proses didalam spineret pelarut akan menguap karena adanya udara panas, sehingga ketika serat keluar serat sudah menjadi bentuk padat kemudian serat melalui rol peregang dan rol take up selanjutnya serat digulung.

Larutan polimer melewati pompa terukur. Setelah melewati pemintal, filamen melewati udara hangat, yang menguapkan pelarut dan mengeringkan filamen. Filamen tersebut kemudian ditarik dan dililitkan pada kumparan. Pemintalan kering digunakan untuk membentuk serat polimer dari larutan. Ini adalah proses langsung. Di sini diperlukan pelarut dan pabrik pemulihan pelarut. Pencucian tidak dilakukan dalam proses ini. Proses ini dapat digunakan untuk produksi Asetat, Tri-asetat, Akrilik, Modakrilik, PBI, Spandax dan Vinyan.

4.       Pemintalan Gel

Pemintalan gel juga dikenal sebagai pemintalan kering-basah karena filamen didinginkan dengan melewatkan udara dingin terlebih dahulu dan kemudian dimasukkan ke dalam penangas cairan pendingin. Ini adalah proses khusus yang digunakan untuk mencapai kekuatan tinggi atau sifat serat khusus.

Polimer dimulai dalam keadaan sebagian cair atau gel. Tak seperti tiga proses lainnya yang menyebabkan rantai polimer terikat bersama pada interval tertentu dalam bentuk kristal cair, yang menghasilkan gaya antar rantai yang sangat kuat. Rantai polimer dalam serat memiliki tingkat orientasi  tinggi yang meningkatkan kekuatan tariknya secara signifikan. Proses ini digunakan pada serat aramid dan polietilen.