![39 Modul PLPG Tekstil 2013 - Draft 2 [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/39-modul-plpg-tekstil-2013-draft-2.jpg)
6 0 5 MB
BAHAN AJAR PENDIDIKAN & LATIHAN PROFESI GURU (PLPG)
TEKNOLOGI TEKSTIL
Tim Penyusun : Dr. Noerati, S. Teks. MT. Gunawan, S.SiT., M.Sc. Muhammad Ichwan, AT., M.S.Eng. Atin Sumihartati, S.SiT., MT.
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL 2013
i
Rayon 110
KATA PENGANTAR
PLPG Sertifikasi Guru
i
ii
Rayon 110
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .........................................................................................................i DAFTAR ISI .....................................................................................................................ii
KOMPETENSI KEJURUAN : SERAT DAN BENANG TEKSTIL BAB I SERAT TEKSTIL ................................................................................................... 1 A. PENGGOLONGAN SERAT TEKSTIL ....................................................................... 1 B. SIFAT SERAT TEKSTIL ........................................................................................... 3 C. SERAT ALAM ....................................................................................................... 6 D. SERAT BUATAN ................................................................................................. 14 E. ANALISA SERAT TEKSTIL .................................................................................... 24 F. TEST FORMATIF ................................................................................................ 29 BAB II BENANG TEKSTIL ............................................................................................ 30 A. KLASIFIKASI BENANG ........................................................................................ 30 B. PENOMERAN BENANG ..................................................................................... 41 C. MUTU BENANG ................................................................................................. 45 D. TEST FORMATIF ................................................................................................ 49
KOMPETENSI KEJURUAN : TEKNIK PEMINTALAN SERAT BUATAN BAB III POLIMER DAN PROSES POLIMERISASI ........................................................ 50 A. PENDAHULUAN................................................................................................. 50 B. PENGGOLONGAN POLIMER .............................................................................. 50 C. DERAJAT POLIMERISASI .................................................................................... 53 D. PROSES POLIMERISASI ...................................................................................... 53 E. STRUKTUR POLIMER ......................................................................................... 57 F. TEST FORMATIF ................................................................................................ 58 BAB IV PEMBUATAN SERAT ..................................................................................... 59 A. PENDAHULUAN................................................................................................. 59 B. PEMINTALAN SERAT BUATAN .......................................................................... 59 PLPG Sertifikasi Guru
ii
iii
Rayon 110
C. PEMINTALAN LELEH .......................................................................................... 61 D. PEMINTALAN KERING ....................................................................................... 64 E. PEMINTALAN BASAH ......................................................................................... 65 F. PROSES PEMBUATAN RAYON VISKOSA ............................................................ 68 G. PROSES PEMBUATAN SERAT POLIESTER .......................................................... 81 H. PEMBUATAN POY (PARTIALLY ORIENTED YARN).............................................. 90 I. PEMBUATAN FOY (FULL ORIENTED YARN) ....................................................... 92 J. BENANG TEKSTUR ............................................................................................. 95 K. PEMBUATAN DTY ............................................................................................ 100 L. TEST FORMATIF ............................................................................................... 103
KOMPETENSI KEJURUAN : PEMBUATAN BENANG BAB V PROSES PERSIAPAN PEMBUATAN BENANG ............................................... 104 A. BAHAN BAKU ................................................................................................... 104 B. PROSES PERSIAPAN ......................................................................................... 105 C. PENCAMPURAN SERAT ................................................................................... 106 D. URUTAN PROSES PEMINTALAN ...................................................................... 108 E. TEST FORMATIF ............................................................................................... 110 BAB VI TEKNOLOGI PEMINTALAN .......................................................................... 111 A. MESIN BLOWING ............................................................................................. 111 B. MESIN CARDING .............................................................................................. 119 C. MESIN COMBING ............................................................................................ 125 D. MESIN DRAWING ............................................................................................ 135 E. MESIN FLYER ................................................................................................... 142 F. MESIN RING SPINNING ................................................................................... 148 G. SISTEM PEMINTALAN OPEN-END ................................................................... 155 H. TEST FORMATIF ............................................................................................... 159
KOMPETENSI KEJURUAN : PEMBUATAN KAIN BAB VII TEKNOLOGI PERTENUNAN ........................................................................ 160 A. PENDAHULUAN ............................................................................................... 160 PLPG Sertifikasi Guru
iii
iv
Rayon 110
B. PERSIAPAN PERTENUNAN .............................................................................. 161 C. RENCANA TENUN............................................................................................ 175 D. PEMBUATAN KAIN DI MESIN TENUN ............................................................. 180 E. TEST FORMATIF .............................................................................................. 189 BAB VIII TEKNOLOGI PERAJUTAN .......................................................................... 191 A. PENDAHULUAN............................................................................................... 191 B. MESIN RAJUT DATAR ...................................................................................... 193 C. PEMBUATAN KAIN RAJUT PLAIN .................................................................... 196 D. PEMBUATAN KAIN RAJUT RIB......................................................................... 198 E. PEMBUATAN KAIN RAJUT TURUNAN RIB (HALF DAN FULL CARDIGAN) ........ 200 F. MESIN RAJUT BUNDAR ................................................................................... 203 G. TEST FORMATIF .............................................................................................. 210
KOMPETENSI KEJURUAN : TEKNOLOGI PENYEMPURNAAN KAIN BAB IX TEKNOLOGI PERSIAPAN PENYEMPURNAAN ............................................. 212 A. PENDAHULUAN............................................................................................... 212 B. PROSES PERSIAPAN AWAL KAIN ..................................................................... 212 C. PROSES PEMBAKARAN BULU (SINGEING) ...................................................... 219 D. PROSES PENGHILANGAN KANJI (DESIZING) ................................................... 224 E. PROSES PEMASAKAN (SCOURING) ................................................................. 230 F. PEMASAKAN BAHAN KAPAS DENGAN TEKANAN ........................................... 234 G. PROSES PENGELANTANGAN (BLEACHING) ..................................................... 238 H. PEMUTIHAN OPTIK ......................................................................................... 248 I. PROSES MERSERISASI (MERCERIZING) ........................................................... 250 J. PEMANTAPAN PANAS (HEAT SETTING) .......................................................... 265 K. PENGURANGAN BERAT POLIESTER(WEIGHT REDUCE) .................................. 269 L. TEST FORMATIF .............................................................................................. 275 BAB X TEKNOLOGI PENCELUPAN ............................................................................ 277 A. IDENTIFIKASI ZAT WARNA .............................................................................. 277 B. TEKNOLOGI PENCELUPAN .............................................................................. 283 C. PERCAMPURAN WARNA DAN TANDINGAN WARNA ..................................... 287 PLPG Sertifikasi Guru
iv
v
Rayon 110
D. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA DIREK .................................................... 289 E. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA REAKTIF ................................................ 293 F. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA BEJANA ................................................. 298 G. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA NAFTOL................................................. 302 H. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA BELERANG ............................................ 307 I. PENCELUPAN SERAT PROTEIN DENGAN ZAT WARNA ASAM ......................... 309 J. PENCELUPAN DENGAN ZAT WARNA BASA ..................................................... 312 K. PENCELUPAN SERAT-SERAT POLIESTER .......................................................... 315 L. PENCELUPAN BAHAN DARI SERAT CAMPURAN ............................................. 318 M. TEST FORMATIF ............................................................................................... 321 BAB XI TEKNOLOGI PENCAPAN ............................................................................... 322 A. PENGERTIAN PENCAPAN................................................................................. 322 B. PEMBUATAN MOTIF PADA KASA DATAR ........................................................ 325 C. PROSEDUR PENCAPAN .................................................................................... 330 D. TEST FORMATIF ............................................................................................... 350 BAB XII TEKNOLOGI PENYEMPURNAAN ................................................................ 351 A. PENGERTIAN PROSES PENYEMPURNAAN TEKSTIL ......................................... 351 B. PENYEMPURNAAN FISIKA ............................................................................... 351 C. PENYEMPURNAAN KIMIA ............................................................................... 355 D. TEST FORMATIF ............................................................................................... 362 BAB XIII KESELAMATAN, KESEHATAN KERJA DAN LINGKUNGAN HIDUP (K3LH) 364 A. LATAR BELAKANG K3LH .................................................................................. 364 B. DASAR HUKUM K3LH ...................................................................................... 364 C. PENGERTIAN KESELAMATAN, KESEHATAN KERJA DAN LINGKUNGAN HIDUP (K3LH) .............................................................................................................. 365 D. SEBAB-SEBAB KECELAKAAN KERJA ................................................................. 365 E. PROSEDUR K3 .................................................................................................. 366 F. MENGEMBANGKAN JOB SAFETY ANALYSIS .................................................... 367 G. SUMBER–SUMBER BAHAYA DAN POTENSI KECELAKAAN KERJA DALAM INDUSTRI TEKSTIL ........................................................................................... 368 H. ALAT PELINDUNG DIRI .................................................................................... 369 I. MENERAPKAN KONSEP LINGKUNGAN HIDUP ................................................ 369 PLPG Sertifikasi Guru
v
vi
Rayon 110
J. PARAMETER PENCEMARAN LINGKUNGAN .................................................... 370 K. RAMAH LINGKUNGAN : KONSEP 5 R ............................................................. 371 L. MENERAPKAN PERTOLONGAN PERTAMA PADA KECELAKAAN (P3K) ............ 371 M. SIKAP, KEWAJIBAN DAN WILAYAH SEORANG PENOLONG ............................. 372 N. TEKNIK DALAM P3K ........................................................................................ 372 O. BEBERAPA KECELAKAAN DAN PERTOLONGANNYA ........................................ 374 P. PROSEDUR KESELAMATAN KERJA TERHADAP LARUTAN ALKALI .................. 376 Q. PROSEDUR KESELAMATAN KERJA TERHADAP LARUTAN ASAM SULFAT ...... 376 R. PROSEDUR KESELAMATAN KERJA TERHADAP CS2 ........................................ 377 S. TES FORMATIF ................................................................................................ 377
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................... 379
PLPG Sertifikasi Guru
vi
1
Rayon 110
BAB I SERAT TEKSTIL Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk menjelaskan jenis-jenis serat tekstil, sifat-sifat serat tekstil, Mengidentifikasi serat tekstil dengan cara uji pembakaran, cara uji mikroskop, cara pelarutan
Serat merupakan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan benang dan kain. Serat tekstil ada yang dibuat dari bahan baku bersumber dari alam atau dari hasil manufaktur atau disebut serat sintetis yang pembuatannya secara kimia. Semua serat memiliki ciri-ciri bawaan dan sifat masing-masing serat yang beragam, tidak dapat dipisahkan dari karakteristik dan mempunyai/memiliki berbagai macam sifat. Beberapa bahan yang termasuk tekstil adalah seperti benang, tali, kain, karpet dan lain sebagainya.
A. PENGGOLONGAN SERAT TEKSTIL Serat tekstil dapat digolongkan berdasarkan sumbernya ataupun struktur molekul penyusunnya. Penggolongan serat tekstil berdasarkan sumbernya terbagi menjadi dua golongan yaitu serat alam dan serat buatan. Penggolongan berdasarkan struktur molekul bahan penyusun dikenal istilah serat selulosa, serat protein dan serat polimer buatan. Diagram penggolongan serat dapat dilihat pada Gambar 1.1 dibawah ini.
Gambar 1.1 Diagram Penggolongan Jenis Serat PLPG Sertifikasi Guru
1
2
Rayon 110
1. Sumber Serat Serat berasal dari bahan alami dan buatan (sintetis). Serat alam adalah bahan yang tumbuh di alam misalnya katun, flax, sutera, dan wool. Serat buatan adalah serat yang diciptakan oleh manusia secara teknologi. Serat buatan sesungguhnya adalah sama dengan hasil sintesa dari zat kimia misalnya terjadi petroleum, nitrogen, hidrogen dan karbon. Serat sintetik dapat dikelompokkan sesuai dengan karakteristik dan kesesuaian serat secara kimiawi. Tabel 1.1 dibawah ini menunjukkan bermacam-macam serat berdasarkan sumber dan jenis serat. Tabel 1.1 Serat Alam Berdasarkan Susunan dan Sumber Jenis Serat Serat Sumber Selulosa Kapas Biji buah kapas Kapuk Biji kapuk Serat nanas Daun tanaman nanas Jute Batang tanaman jute Flax/Linen Batang tanaman Flax Rami Batang tanaman rami Sisal Daun tanaman Agava Sabut Sabut kelapa Protein Silk Cocoon ulat sutera Wool Bulu biri biri Mineral Serat asbes Magnesium,kalsium, silikat Tabel 1.2 Serat Buatan Berdasarkan Susunan dan Sumber Jenis Serat Serat Sumber Selulosa Rayon viskosa, rayon asetat Kayu tanaman, kapas linter Protein Azlon Jagung, kedelai Mineral Serat Keramikl Mineral Serat Gelas Pasir silika Serat Grafit Karbon Karet/Isopren Serat karet Pohon karet Polimer Acrylic Akrilonitril (85%) sintetik Modacrylic Akrilonitril (30-84%) Nylon Poliamida Olefin Polietilena Polyester Ester Spandex Poliuretan Vinal Polivinil klorida Vinyon Polivinil alcohol Logam Serat logam Tembaga, alumunium, baja tahan karat PLPG Sertifikasi Guru
2
3
Rayon 110
2. Bentuk Serat Bentuk serat bermacam-macam, penggolongan serat berdasarkan bentuknya umumnya didasarkan pada panjang serat tunggalnya. Pada Tabel 1.1 diatas dapat dilihat bahwa ada serat yang memiliki panjang hanya beberapa milimeter, tetapi sutera memiliki panjang sekitar 500 meter. Berdasarkan panjang serat dikenal dua jenis serat yaitu filamen dan stapel. Filamen adalah serat yang sangat yang sangat panjang. Serat buatan merupakan contoh dari filamen, panjang yang dihasilkan sesuai dengan keinginan pembuatnya. Satu-satunya serat alam yang berbentuk filamen adalah serat sutera. Stapel adalah serat yang mepunyai panjang hanya beberapa sentimeter, umumnya kurang dari sepuluh sentimeter. Semua serat alam merupakan stapel kecuali sutera. Serat-serat alam pada umumnya berbentuk staple yang panjangnya hanya beberapa inci. Setengah dari jumlah serat-serat buatan juga berbentuk staple yang dibuat dengan cara memotong-motong filament menjadi serat-serat yang panjangnya berkisar antara 1 sampai 6 inchi. Pembuatan serat-serat buatan dalam bentuk stapel ini dimaksudkan supaya dapat dicampur dengan serat-serat alam.
B. SIFAT SERAT TEKSTIL Setiap serat tekstil mempunyai struktur bentuk , tanda, ukuran tersendiri yang berbeda-beda bergantung dari sifat/ciri-ciri seratnya, sifat serat akan mempengaruhi sifat-sifat benang atau kain yang dihasilkan dan akan mempengaruhi cara pengolahan benang atau kain, baik pengolahan secara mekanik maupun pengolahan secara kimia. Beberapa sifat serat yang harus dimiliki agar dapat digunakan sebagai bahan tekstil adalah:
1. Perbandingan panjang dan diameter Serat harus mempunyai perbandingan panjang dan diameter yang besar agar dapat digunakan sebagai serat tekstil. Untuk serat tekstil perbandingan panjang dan diameter minimum 1:200, sedangkan apabila serat tersebut akan digunakan sebagai tekstil pakaian, perbandingan panjang dan diameter yang dimilikinya harus lebih besar dari 1:1000. Tabel 3 menunjukkan beberapa contoh perbandingan panjang dan diameter dari serat. Tabel 1.3 Perbandingan Panjang dan Diameter dari Beberapa Serat Tekstil No
Serat
Panjang (mm )
Diameter (mikron)
Panjang diameter
1 2 3 4 5 6 7
Kapas Wol Sutera Rami Jute Flax Sisal
25 75 5.105 150 25 25 3
17,5 25 15 50 20 15 24
1400 3000 33.106 3000 1200 170 125 PLPG Sertifikasi Guru
3
4
Rayon 110
Perbandingan panjang dan dimeter yang besar bertujuan mendapatkan sifat fleksibel dari serat sehingga memudahkan saat akan dipintal menjadi benang.
2. Kehalusan serat Sifat yang khas dari serat adalah bentuknya yang halus. Yang dimaksud halus disina adalah benda yang sangat kecil, sehingga istilah kehalusan pada serat tekstil menunjukkan besar kecilnya diameter serat. Selain perbandingan panjang dan diametet serat, kehalusan juga mempengaruhi fleksibelitas dari benang atau kain yang dihasilkan. Kita dapat membayangkan dua bahan tekstil yang memiliki sifat yang berbeda adalah karung goni dan kain sutera. Karung goni yang terbuat dari serat jute yang kasar ( memiliki diameter 20 mikron ) dan perbandingan panjang diameter sebesar 1200, sedangkan kain sutera berasal dari serat sutera yang memilki diamater 15 mikron dengan perbandingan panjang dan diameter sebesar 33.106 Besar kecilnya diameter serat dapat dinyatakan dengan ukuran yang dikenal dengan istilah denier dan tex. Kedua istilah ini menyatakan perbandingan berat serat setiap panjang tertentu. Yang dimaksud dengan denier adalah menyatakan berat serat (dalam satuan gram) setiap panjang 9000 meter, sedangkan tex menyatakan berat serat (dalam satuan gram) setiap 1000 meter. Sebagai contoh: Ada serat A mempunyai panjang 27.000 meter, ketika ditimbang beratnya sebesar 27 gram, maka serat tersebut memiliki kehalusan sebesar 9 denier. Hal ini dapat dijelaskan dengan pengertian sebagai berikut: Untuk panjang 27.000 meter serat A memiliki berat 27 gram, berarti serat tersebut bila panjangnya 9000 meter maka beratnya sebesar 9 gram, sehingga kehalusannya jika dinyatakan dalam denier adalah 9 denier. Jika ingin dinyatak dalam rumusan matematik, perhitungan serat dalam denier dapat dinyatakan dengan : 9000 denier x berat serat ( gram)....................(1) panjang serat (meter ) Bagaimana jika serat A tersebut ingin denyatakan kehalusannya dalam tex?. Hal tersebut dapat dijelaskan dengan perhitungan yang sama seperti diatas. Jika serat A tersebut memiliki panjang 27.000 meter dan mempunyai berat 27 gram, berarti serat tersebut juka memiliki panjang 1000 meter memiliki berat sebesar 1 gram, artinya dapat dikatakan kehalusannya sebesar 1 tex. Jika ingin menggunakan rumus matematik dapat digunakan dengan persamaan: tex
1000 berat serat ( gram)............(2) panjang serat (meter )
Dari contoh diatas dapat dilihat bahwa serat A yang memiliki kehalusan 9 denier jika dinyatakan dalam tex ternyata memiliki nila sebesar 1 tex, sehingga PLPG Sertifikasi Guru
4
5
Rayon 110
dapat dinyatakan bahwa 9 denier sama dengan 1 tex. Dalam dunia industri tekstil dikenal satuan kehalusan lain yang disebut dtex. 1 tex setara dengan 10 dtex. Jika 1 tex sama dengan 9 denier, artinya 10 dtex sama dengan 9 denier atau 1 dtex sama dengan 0,9 denier dan dapat dinyatakan dalam konversi yang lebih umum : 1 denier = 1,1 dtex
3. Kekuatan dan Mulur Serat tekstil harus mempunyai kekuatan yang memadai, hal ini disebabkan saat pemrosesan misalnya pemintalan, pertenunan, pencelupan maupun saat pemakaian serat mengalami beban - beban yang umumnya berupa beban tarik. Kekuatan serat tekstil atau disebut Tenacity, menyatakan kemampuan serat untuk menahan beban tarik. Kekuatan dalam serat tekstil dinyatakan dalam satuan gram/ denier. Arti dari gram/ denier adalah beban tarik (gram) yang mampu ditahan oleh serat yang mempunyai kehalusan 1 denier. Sebagai contoh: ada serat B mempunyai kekuatan/ tenacity sebesar 2 gram/ denier, artinya serat B tersebut jika kehalusannya sebesar 1 denier maka serat B tersebut mampu menahan beban sebesar 2 gram. Jika dalam pembuatannya ternyata serat B tersebut dibuat dengan kehalusan 10 denier, maka serat tersebut mampu menahan beban sebesar 20 gram. Contoh lain: Serat C memiliki kehalusan sebesar 25 denier, ketika diberi beban, ternyata serat tersebut putus saat beban tarik mencapai 75 gram. Maka kekuatan tarik serat tersebut adalah sebesar 3 gram/ denier. Mulur serat merupakan kemampuan serat bertambah panjang ketika ada beban tarik yang dialami serat tersebut sebelum putus. Oleh karena itu istilah mulur seringkali dinyatakan dalam mulur saat putus dengan satuan %, yang menunjukkan pertambahan panjang sebelum putus dibandingkan panjang awal. Contoh : Serat A pada dilakukan uji tarik dengan alat yang memiliki jarak jepit antara penarik 7,5 cm, ternyata serat tersebut putus setelah mengalami perpanjangan sebesar 0,3 cm. Maka serat tersebut mempunyai mulur sebesar 4 % (Coba anda hitung darimana mendapatkan angka 4 % tersebut) Sifat mulur serat tekstil sangat berguna, mengingat banyak sekali beban tarik yang dialami serat pada proses-proses dari pemintalan, pertenunan sampai proses penyempurnaan. Jika serat tekstil mempunyai mulur yang kecil, maka ketika ada beban tarik yang kecil pun serat akan mudah putus sehingga kurang baik digunakan sebagai serat tekstil pakaian.
4. Elastisitas Elastisitas adalah kemampuan untuk kembali ke posisi semula dari serat tekstil segera setelah beban tarik dihilangkan. Sifat ini sangat penting pada bahan tekstil. Jika elastisitas suatu serat tekstil baik, maka stabilitas dimensi dari bahan yang dihasilkan akan baik pula sehingga bahan tekstil tidak mudah kusut. PLPG Sertifikasi Guru
5
6
Rayon 110
5. Kandungan Kelembaban (Moisture regain) Yang dimaksud dengan kandungan kelemaban (Moisture regain) adalah kemampuan serat tekstil untuk menyimpan uap air dalam kondisi ruang yang standar. Kandungan kelembaban suatu serat tekstil dinyatakan dalam Moisture regain (MR) yang menyatakan kandungan uap air pada bahan. MR menyatakan kandungan uap air pada bahan dibandingkan berat bahan pada kondisi setelah dikeringkan.
MR
BK x 100% K
dimana: B= Berat serat tekstil awal sebelum dikeringkan K= Berat serat setelah dikeringkan Beberapa serat mampu menyerap uapa air lebih banyakdibandingkan serat yang lain, serat-seratyang mampu menyerap uap air lebih banyak disebut serat yang higroskopis. Sifat higroskopis ditentukan oleh struktur molekul dari seratnya. Serat selulosa karena mempunyai gugus hidroksil cukup banyak menyebabkan serat selulosa bersifat higroskopis. Sifat higroskopis dari serat menyebabkan kain yang dihasilkannya nyaman untuk dipakai. Tabel 1.4 menunjukkan nilai moisture regain beberapa serat. Tabel 1. 4 Moisture Regain dari Beberapa Serat Serat Kandungan air(%) Wol 15 Rayon viskosa 11 Sutera 11 Kapas 8,5 Nylon 4,5 Poliester 0,4
C. SERAT ALAM 1. Serat Kapas Serat kapas dihasilkan dari rambut biji tanaman kapas. Tanaman kapas termasuk dalam jenis Gossypium. Tanaman yang berhasil dikembangkan adalah jenis Gossypium hirsutum dan Gossypium barbadense. Kedua tanaman berasal dari Amerika, Gossypium hirsutum kemudian terkenal dengan nama kapas ”Upland” atau kapas Amerika dan Gossypium barbadense kemudian dikenal dengan nama kapas ”Sea Island”. Kapas upland merupakan kapas yang paling banyak diproduksi dan digunakan untuk serat tekstil, sedangkan kapas sea island meskipun produksinya tidak terlalu banyak, tetapi kualitasnya sangat baik karena seratnya
PLPG Sertifikasi Guru
6
7
Rayon 110
halus dan panjang. Oleh karena itu kapas sea island digunakan untuk tekstil kualitas tinggi. 1) Komposisi Kapas Kandungan terbesar dari serat kapas adalah selulosa, zat lain selulosa akan menyulitkan masuknya zat warna pada proses pencelupan, oleh karena itu zat selain selulosa dihilangkan dalam proses pemasakan. Komposisi serat kapas dicantumkan pada Tabel 1.5. Tabel 1.5 Komposisi Serat Kapas Senyawa Kandungan (%) Selulosa 94 Protein 1,3 Pektin 1,2 Lilin 0,6 Abu 1,2 Pigmen dan zat lain 1,7 2) Sifat Serat Kapas Serat kapas berasal dari tanaman, oleh karena itu serat kapas termasuk serat selulosa, sehingga sifat kimia serat kapas mirip seperti sifat selulosa. Di dalam larutan alkali kuat serat kapas akan menggembung sedangkan dalam larutan asam sulfat 70% serat kapas akan larut. Proses penggembungan serat kapas dalam larutan NaOH 18% disebut proses merserisasi. Kapas yang telah mengalami proses merserisasi mempunyai sifat kilau lebih tinggi, kekuatan lebih tinggi dan daya serap terhadap zat warna yang tinggi. Oksidator selama terkontrol kondisi pengerjaanya tidak mempengaruhi sifat serat, tetapi oksidasi yang berlebihan akan menurunkan kekuatan tarik serat kapas. Oleh karena itu pada proses pengelantangan yang menggunakan oksidator harus digunakan konsentrasi oksidator dan suhu pengerjaan yang tepat agar tidak merusak serat. Morfologi serat kapas jika dilihat dibawah mikroskop mempunyai penampang memanjang seperti pita yang terpilin dan penampang melintang seperti ginjal dengan lubang ditengah yang disebut lumen.
Gambar 1.2 Morfologi Serat Kapas PLPG Sertifikasi Guru
7
8
Rayon 110
Beberapa karakteristik serat kapas tercantum dalam Tabel 1.6 berikut : Tabel 1.6 Karakteristik Serat Kapas Daya serap : Hidrofilik, Moisture Regain : 8.5 % Elastisitas
: Kurang baik
Kimia
: tidak tahan terhadap asam yang kuat, tidak tahan terhadap alkali, tidak tahan terhadap bahan kimia yang berlebihan,
Pembakaran
: terbakar habis, tidak meniggalkan abu
Stabilitas dimensi
: dapat terjadi penyusutan jika dilakukan pencucian yang tidak sesuai
Kekuatan
: 2 – 3 gram/denier, kekuatan akan meningkat 10 % lebih kuat ketika basah
Mulur
: Mulur serat kapas berkisar antara 4-13 % bergantung pada jenisnya dengan mulur rata-rata 7 %.
3) Penggunaan Serat Kapas Serat kapas banyak digunakan untuk tekstil pakaian, tekstil rumah tangga. Serat-serat yang sangat pendek yang disebut linter karena sulit dipintal, umumnya digunakan sebagai bahan baku serta rayon.
2. Serat Rami Rami adalah serat yang diperoleh dari batang tanaman Boehmeria nivea. Pohon rami mempunyai batang yang tinggi, kecil dan lurus dengan tinggi batang 1,5 – 2,5 m dan diameter 1,25 – 2 cm lain halnya dengan serat-serat batang yang lain, yang merupakan tanaman tahunan, rami merupakan tanaman yang berumur panjang, dapat dilakukan panen berkali-kali. Tanaman rami tumbuh baik di daerah dengan cuaca hangat dan lembab di daerah tropik maupun subtropik dengan curah hujan tidak kurang dari 9 – 10 cm per bulan yang merata sepanjang tahun. Kekeringan dan hujan lebat dapat merusak tanaman. Angin kencang menyebabkan batang-batang rami saling bergesekan sehingga merusak serat. Rami tumbuh baik di tanah yang cukup subur, gembur dan dapat mengalirkan air dengan baik. Serat rami merupakan serat yang mempunyai morfologi paling putih diantara serat-serat batang yang lain. Hal ini karena kandungan lignin dalam rami paling sedikit diantara serat-serat batang lainnya. Serat rami diambil dari batang tanaman rami setelah lebih dahulu mengalami proses pemisahan serat dari batang yang disebut proses dekortisasi. Proses dekortisasi adalah memukul-mukul batang tanaman dengan pemukul kayu sehingga serat mudah dipisahkan dari batang tanaman. Selanjutnya serat dipisahkan dari batang tanaman dengan cara dikerok memakai pisau tumpul.
PLPG Sertifikasi Guru
8
9
Rayon 110
Serat rami panjangnya sangat bervariasi dari 2,5 -50 cm dengan rata-rata 12,5 – 15 cm, diameternya berkisar antara 25 – 75 µ dengan rata-rata 30 – 50 µ. 1) Komposisi Serat Rami Komposisi rami sebagian besar selulosa kompoisis rami tercantum dalam tabel 1.7 berikut : Tabel 1.7 Komposisi Serat Rami Senyawa Kandungan (%) Selulosa
75
Hemi selulosa
16
Pektin
2
Lignin
0,7
Lilin dan lemak
0,3
Zat terlarut dalam air
6
2) Sifat Serat Rami Rami merupakan serat batang yang memiliki susunan molekul selulosa sehingga sifat-sifat rami mirip dengan sifat serat selulosa yang lain. Serat rami rusak dalam asam sulfat 70% dan menggembung dalam larutan alkali. Karakteristik serat rami dicantumkan pada Tabel 1.8. Morfologi serat rami mirip seperti kapas dengan lumen yang lebih besar daripada kapas, tetapi penampang memanjang serat rami tidak terdapat pilinan seperti halnya serat kapas.
Gambar 1.3 Penampang Memanjang Dan Melintang Serat Rami
PLPG Sertifikasi Guru
9
10
Rayon 110
Daya serap
Tabel 1.8 Karakteristik Serat Rami : sangat higrosgopis dan cepat kering
Daya kilau
: baik , berkilau
Efek panas
: Tahan panas
Elastisitas
: Mulur serat rami berkisar antara 2-10% dengan rata-rata 3-4%.
Kimia
: Rusak dalam asam kuat Menggembung dalam larutan alkali
Stabilitas dimensi
: tidak mudah mengkeret
Kekuatan
: 3 – 9 g/denier
Mulur
: 2 – 10% rata-rat a 3 – 4%
3) Penggunaan Serat Rami Rami mempunyai kekuatan yang cukup tinggi, sehingga baik digunakan untuk kain kanvas, talitemali, kain jala. Untuk tekstil pakaian dengan dicampur dengan serat lain misal kapas atau serat sintetik.
3. Serat Sutera Sutera adalah salah satu serat alami yang berasal dari hewan, yaitu ulat sutera. Ulat sutera berasal dari telur kupu-kupu jenis Bombyx mori dan Tussah. Serat sutera merupakan satu-satunya serat alam yang berbentuk filamen. Serat di buat pada saat ulat sutera akan berubah menjadi kepompong. Ulat sutera mengeluarkan filamen sutera yang berasal dari kelenjar ludah ulat sutera. Filamen disemprotkan dari lubang mulut ulat dan membentuk lapisan demi lapisan sampai ulat terperangkap didalamnya dan membentuk lapisan pelindung yang disebut kepompong. Kepompong beserta filamen yang melapisinya biasa disebut kokon. Ulat sutera di dalam kepompong berubah menjadi pupa. Pembentukan kepompong berlangsung sekitar dua hari. Seminggu kemudian pupa didalam kepompong berubah menjadi kupu-kupu dan mengeluarkan cairan yang bersifat basa, sehingga kepompong melunak dan kupu-kupu dapat keluar menembus kepompong. Kepompong yang berasal dari kupu-kupu Tussah saat membuat kepompong meninggalkan lubang yang ditutup dengan perekat, sehingga sat kupu-kupu dewasa dan keluar dari lubang tersebut tanpa merusak filamennya.Pengambilan serat dilakukan dengan jalan menguraikan kokon dengan alat yang biasa disebut mesin Reeling.
PLPG Sertifikasi Guru
10
11
Rayon 110
1) Pengolahan kokon Proses pengolahan kokon menjadi benang sutera dilaksanakan sebagai berikut : - Proses persiapan. Kokon yang tidak akan menjadi bibit, dikumpulkan untuk di matikan kepompongnya agar tidak menjadi kupu-kupu yang akan menerobos kokon, apabila kokon diterobos maka filamen akan rusak. Proses mematikan kepompong dapat dilakukan dengan cara: - Penjemuran di bawah sinar matahari selama beberapa jam. - Menggunakan aliran uap air pada ruangan yang berisi kokon. Suhu di dalam ruangan kokon harus dijaga tetap, berada antara 65ºC - 75º C. Pengerjaan dilakukan selama 15-25 menit, setelah dimatikan kepompongnya kemudian kokon dikeringkan dalam ruangan pengering. - Menggunakan aliran udara udara panas. Cara ini dilakukan dalam suatu alat atau ruangan pengering yang diatur suhunya mulai dari 50º C yang berangsurangsur naik sampai suhu 95º C. Pengeringan dilakukan selama 20-30 menit.
Gambar 1.4 Penjemuran dan Pemilihan Kokon 2) Pemilihan kokon Kokon yang telah dimatikan kepompongnya sebelum mengalami proses, sebelumnya perlu diplih yang dilakukan pada bagian penyortiran yang meliputi pekerjaan : Pembersihan dan pengupasan serat-serat bagian luar kokon Pemisahan kokon yang besar dan kecil . Pemisahan kokon cacat dan kotor. 3) Komposisi Serat Sutera Serat sutera saat dipintal oleh ulat keluar dari dua lubang yang berdampingan, Mentah : Fibroin (serat) 76% , serisin (perekat) 22% Lilin 1.5% garam-garam mineral 0.5% . Serisin dan fibroin kedua-duanya adalah protein yang tidak mengandung belerang.
PLPG Sertifikasi Guru
11
12
Rayon 110
Tabel 1.9 Karakteristik Serat Sutera Daya serap : hidropilik , Moisture Regain : 11 % Efek panas : sensitif terhadap panas pada suhu 100º C Elastisitas : baik, daya tarik 20 % dapat ditarik sampai mulur 20 % Kimia : tidak tahan terhadap zat yang mengandung khlorin Pembakaran : Menibulkan api besar, tidak meninggalkan abu Kekuatan/daya tahan : baik pada saat kering, kekuatan saat basah berkurang 15 %
4. Serat Wol Wol merupakan serat yang terpenting diantara serat-serat binatang. Oleh karena wol dan serat-serat rambut tumbuh pada kulit binatang-binatang dan hidup maka seperti zat hidup lainnya, serat-serat ini terdiri dari sel-sel. 1) Penggolongan Serat Wol Jenis biri-biri menentukan sifat wol yang dihasilkan terutama diameter dan panjang serat, selain itu juga berpengaruh pada kekuatan, kilau, keriting, warna dan jumlah kotoran. Serat wol dapat dibagi menjadi tiga golongan yaitu wol halus, wol sedang dan wol kasar (wol permadani). - Wol halus Serat yang termasuk dalam golongan ini bersifat halus, lembut, kuat, elastik dan keriting sehingga dapat dibuat menjadi benang yang halus (Ne3 60 keatas). Wol halus dihasilkan oleh biri-biri jenis merino Spanyol. Jerman. Perancis, Australia, Afrika Selatan, Amerika Serikat dan Amerika Selatan. Contoh dari wol jenis ini adalah wol merino Wol sedang Sebagian besar wol sedang dihasilkan oleh biri-biri yang berasal dari Inggris. Dibandingkan dengan wol halus, serat wol sedang lebih besar , lebih panjang dan lebih berkilau. Contoh dari jenis ini adalah Wol Down , dan black face Wol kasar Kebanyakan wol kasar dihasilkan oleh biri-biri yang hidup dalam kondisi primitif di banyak daerah di dunia. wol kasar dihasilkan oleh biri-biri yang berekor gemuk dan berekor lebar yang berasal rata-rata dari Asia terutama daerah Timur Tengah, India dan Pakistan . Serat wol jenis ini warnanya bervariasi dari putih sampai hitam dan terdiri dari rambut panjang dibagian luar dan wol halus dibagian dalam.
PLPG Sertifikasi Guru
12
13
Rayon 110
Gambar 1.5 Contoh Biri-Biri Penghasil Wol Sedang Panjang staple wol terutama ditentukan oleh jenis biri-biri, tetapi juga bergantung pada kondisi keliling selama pertumbuhan wol. Panjang staple samapi batas tertentu menentukan keberhasilan wol untuk diolah menurut cara tertentu dan jenis hasilnya. Faktor iklim dan ekonomi membatasi kemungkinan pengaturan panjang staple dengan pemilihan waktu pencukuran. Panjang staple wol halus berkisar antara 3,75-10 cm, wol sedang 5-10 cm, wol panjang 12,5-35 cm. Diameter rata-rata serat merupakan sifat yang paling penting, karena diameter serat merupakan bagian yang besar dalam penentuan grade atau nomor benang maksimum yang dapat di pintal. Diameter rata-rata wol berkisar antara 1617 µ , pada wol merino paling halus sampai lebih dari 40 µ pada wol yang kasar. Tabel 1.10 Karakteristik Serat Woll Daya serap : hidropilik , Moisture Regain : 13 % Elastisitas : Baik, 20–40% pemanjangan, pengukuran tinggi 99 % saat pelenturan 2%, 65% pada suhu 20 º C Kimia : tidak tahan terhadap alkali dan asam, menguning dan menghitam saat dicelupkan pemutih khlorin Pembakaran : padam sendiri saat api dihilangkan, anti api dan lekat pada serat Daya Kilau : kilauan bervariasi tergantung asal dan tipe serat, serta jenis dari binatang Kekuatan/daya tahan : cukup , kekuatan saat basah berkurang 20 % Daya kenyal (pegas) : Baik di area kering , kembali melenting jika kusut atau remuk
PLPG Sertifikasi Guru
13
14
Rayon 110
D. SERAT BUATAN Serat buatan merupakan serat yang dibuat dengan teknologi pembuatan serat, bahan baku serat buatan selain dapat berasal dari alam misalnya selulosa atau protein juga dapat berasal dari bahan baku yang harus disintesis terlebih dahulu.
1. Serat Rayon Viskosa Serat rayon viskosa merupakan serat buatan yang pertama kali dibuat tahun 1891 oleh Courtaulds Ltd., kemudian berkembang ke seluruh dunia hingga saat ini. Serat rayon viskosa adalah serat buatan yang bahan bakunya berasal dari alam yaitu kayu pohon pinus yang dibuat menjadi lembaran kertas tebal yang disebut pulp, sebelum diolah menjadi serat. Pulp sebagai bahan baku mula-mula direndam dalam larutan NaOH 18% sehingga terjadi penggembungan dari pulp. Pulp yang telah menggembung dicabikcabik sehingga dihasilkan cabikan pulp yang disebut crumb. Crumb hasil pencabikan didiamkan dalam suatu bejana selama 1-2 hari agar terjadi reaksi sempurna dan dihasilkan crumb yang namamnya selulosa alkali. Selanjutnya selulosa alkali ditambahkan larutan karbondisulfida sehingga terjadi proses xantasi. Hasil rewaksi xatasi disebut selulosa xantat. Selulosa xantat kemudian dilarutkan dalam larutan NaOH 10% sampai dilhasilkan larutan polimer kental yang disebut larutan viskosa. Larutan viskosa kemudian dipintal dengan cara pemintalan basah sehingga dihasilkan filamen rayon viskosa. 1) Sifat rayon viskosa Rayon viskosa merupakan serat buatan yang berasal dari selulosa oleh karena itu sifatnya mirip dengan serat selulosa yang lain. Kelemahan serat rayon adalah kekuatan tarik dalam keadaan basah mengalami penurunan kekuatan yang cukup besar. Secara umum karakteristik serat rayon viskosa disajikan pada Tabel 19 2) Morfologi serat rayon viskosa Pengamatan mikroskopik serat rayon viskosa menunjukkan bentuk silinder lurus bergaris-garis pada penampang memanjang dan bergerigi berlekuk-lekuk pada penampang melintang seperti yang disajikan pada Gambar 45 3) Penggunaan serat rayon viskosa Serat rayon banyak digunakan untuk tekstil pakaian sebagai pengganti serat kapas. Rayon modifikasi yang mempunyai kekuatan tinggi digunakan sebagai serat penguat pada pembuatan ban kendaraan bermotor.
PLPG Sertifikasi Guru
14
15
Rayon 110
Tabel 1.11 Karakteristik Serat Rayon Viskosa Daya serap Bersifat hidrofilik, Moisture Regain 12–13% Tahan panas penyetrikaan, pemanasan Efek panas yang lama menyebabkan warna menjadi kuning Elastisitas jelek, sukar untuk kembali ke Elastisitas semula. Kimia Lebih tidak tahan asam dibandingkan kapas Meneruskan pembakaran, terbakar habis Pembakaran meninggalkan abu. Stabilitas dimensi Dalam pencucian cenderung menyusut 2,6 g/denier dalam keadaan bash 1,4 Kekuatan g/denier Mulur 15–25%
Gambar 1.6 Penampang Memanjang dan Melintang Serat Rayon Viskosa
2. Serat Poliester Serat poliester mulai pertengahan abad duapuluh merupakan serat buatan yang paling banyak digunakan. Poliester dengan nama dagang Dacron dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol, sedangkan Terylene dibuat dari dimetil tereftalat dan etilena glikol, sruktur Dacron dan Terylene disajikan pada Gambar 1.7.
PLPG Sertifikasi Guru
15
16
Rayon 110
H
O
H
H
C
C
H
H
O
O
O
C
C
OH
n
(a)
H
O
H
H
C
C
H
H
O O
O C
C
OCH3 n
(b) Gambar 1.7 Struktur Poliester (a) Dacron, (b) Terylene Pada pembuatan serat poliester, etilena glikol direaksikan dimetil tereftalat atau asam tereftalat yang dikenal dengan istilah PTA (pure terphthalate acid). Hasil reaksi berupa ester dari etilena terftalat kemudian dipolimerisasikan pada suhu tinggi sehingga terjadi reaksi polimerisasi membentuk polietilena tereftalat. Hasil polimerisasi di Industri umumnya dibuat dalam bentuk butiran-butiran kasar yang disebut chips poliester. Chips poliester oleh industri pembuatan serat dipanaskan sampai meleleh kemudian dipintal dengan menyemprotkan lelehan poliester melalui cetakan berbentuk lubang-lubang kecil yang disebut spinneret. Hasil pemintalan berupa filamen filamen poliester. Untuk membuat serat poliester agak suram agar mirip dengan serat alam, di dalam pemintalannya dapat ditambahkan zat penyuram yang berupa oksida misalnya titanium dioksida. 1) Sifat serat poliester Serat poliester merupakan serat buatan yang paling banyak divariasikan bentuk penampangnya, mulai dari yang berbentuk bulat, segitiga ataupun bergerigi seperti rayon viskosa. Bentuk penampang serat akan mempengaruhi sifaat kenampakan seratnya. Bentuk segitiga misalnya akan menyebabkan serat berkilau seperti sutera, sedangkan bentuk bergerigi menyebabkan serat lebih nyaman dipakai karena banyak menyimpan udara disela-sela permukaannya. 2) Morfologi serat poliester Secara umum serat poliester berbentuk silinder lurus untuk penampang memanjang dan bulat untuk penampang melintangnya. Seperti yang disajikan pada gambar 48 Adanya bintik-bintik kecil pada permukaan menunjukkan adanya titanium dioksida sebagai penyuram. Karakteristik serat poliester disajikan pada Tabel 1.12. PLPG Sertifikasi Guru
16
17
Rayon 110
Tabel 1.12 Karakteristik Serat Poliester Daya serap hidrofobik, Moisture Regain : 0,4% Daya celup terhadap zat Dapat dicelup dengan zat warna dispersi warna Tahan panas sampai sekitar 200oC. meleleh Efek panas pada suhu sekitar 250oC. Pada penarikan 8% dapat kembali ke bentuk Elastisitas semula sampai 80%. tidak tahan terhadap alkali kuat, tahan Kimia terhadap asam, larut dalam metil salisilat dan m cresol . Mengeluarkan asap hitam, tidak meneruskan Pembakaran pembakaran, meleleh dan meninggalkan bulatan keras. Stabil dalam pencucian setelah mengalami Stabilitas dimensi proses heat setting Kekuatan 4,5 sampai 7 g/denier Mulur 25 sampai 11%
Gambar 1.8 Penampang Memanjang Dan Melintang Serat Poliester 3). Penggunaan serat poliester Serat poliester merupakan serat yang penggunaanya sangat bervariasi. Serat poliester dapat digunakan untuk tekstil pakaian maupun tekstil industri. Untuk tekstil pakaian umumnya poliester digunakan sebagai serat campuran bersamasama serat alam lain misalnya kapas wol maupun serat rayon yang berbahan dasar selulosa. Hal ini bertujuan menaikkan kadar kelembaban kain yang dihasilkan. Serat poliester dapat digunakan sebagai ban pengangkut (conveyor belt) pada industri PLPG Sertifikasi Guru
17
18
Rayon 110
tekstil maupun kertas, karena memiliki kekuatan yang tinggi dan tahan terhadap panas. Poliester juga dapat digunakan sebagai tali jala dan kain layar karena tahan terhadap air.
3. Serat Poliamida Poliamida pertama kali dibuat oleh W. Carothers pada tahun 1928 dengan nama dagang Nylon. Poliamida dibuat dari hasil reaksi senyawa diamina dan dikarboksilat. Poliamida yang pertama dibuat dari heksametilendiamina dan asam adipat. Serat yang dihasilkannya disebut ”Nylon 66” angka dibelakang nama Nylon menunjukkan jumlah atom karbon penyusun dari senyawa amina dan senyawa karboksilatnya.
H2N
H
H
C
C
O H N
C
H
H
C
C
H
H
6
H
O C
OH
4
H
n
Gambar 1.9 Struktur Nylon 66 Serat Nylon lain yang dibuat adalah dari asam sebasat dan heksametilendiamina yang hasil reaksinya dinamakan ”Nylon 6.10” dengan struktur seperti yang disajikan pada Gambar 1.10. H H2N
C
H
O H N
C
C
H
H
C
C
H
H
6
H
H
O C 8
OH
n
Gambar 1.10 Struktur Nilon 6 1)
Sifat poliamida
Sifat poliamida tergantung senyawa penyusunnya. Secara umum serat poliamida mempunyai penampang memanjang berbentuk silinder dan penampang melintang bulat. Serat Nylon dibuat dengan berbagai tujuan penggunaan. Untuk keperluan industri dibuat serat dengan kekuatan tinggi dan mulur yang kecil, sedangkan tekstil untuk pakaian dibuat dengan kekuatan yang tidak terlalu tinggi, dan mulur yang agak tinggi. Karakteristik serat poliamida disajikan pada Tabel 1.13 2)
Morfologi serat poliamida Serat poliamida dipintal dengan pemintalan leleh, seperti halnya dengan serat buatan yang lain poliamida mempunyai penampang melintang bermacammacam, tetapi yang paling umum adalah bentuk trilobal dan bulat seperti yang disajikan pada Gambar 1.11.
PLPG Sertifikasi Guru
18
19
Rayon 110
3)
Penggunaan serat poliamida Serat poliamida memiliki kekuatan yang cukup tinggi dan ketahanan kimia yang cukup baik, oleh karena itu penggunaannya cukup luas. Dapat digunakan untuk tekstil pakaian misalnya kaos kaki, pakaian dalam, baju oleh raga, sampai pada penggunaan teknik seperti benang penguat ban, terpal, belt penarik dan lain sebagainya. Tabel 1.13 Karakteristik Serat Poliamida Daya serap
Hidrofob. Moisture Regain sekitar 4%
Efek panas
Cukup tahan terhadap panas, menguning pada suhu 150oC meleleh pada suhu sekitar 250oC
Elastisitas
Cukup baik, pada penarikan 16% masih kembali ke semula sebesar 97%
Kimia
Sangat tahan basa, rusak oleh asam kuat
Pembakaran
Terbakar meleleh pembakaran
Stabilitas dimensi
Cukup stabil, pencucian
Kekuatan
4,3 – 8%
Mulur
18 – 40%
tidak
memberikan menyusut
sisa dalam
Gambar 1.11 Penampang Memanjang Dan Melintang Serat Poliamida
PLPG Sertifikasi Guru
19
20
Rayon 110
4. Serat Serat Poliakrilat Serat poliakrilat merupakan serat yang dibuat dari polimer akrilonitril yang disintesis dengan cara polimerisasi adisi. Di dalam perkembangannya untuk menaikkan daya serap terhadap zat warna pembuatan serat poliakrilat merupakan campuran akrilonitril dengan polimer yang lain misalnya vinil asetat atau vinil klorida. Polimer yang terdiri dari dua atau lebih polimer penyusunnya disebut kopolimer. Struktur dari serat poliakrilat disajikan pada Gambar 1.12
R
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
H
CN H
CN
H
CN
H
Cl
H
Cl
H
Cl
H
Cl
R
kopolimer poliakrilat
Gambar 1.12 Struktur Serat Akrilat 1) Sifat serat poliakrilat Salah satu serat poliakrilat yang dibuat adalah dengan nama dagang Acrilan. Serat poliakrilat mempunyai ketahanan panas yang lebih baik dibandingkan serat lainnya. Mudah melepaskan kotoran sehingga mudah dicuci. Pembuatan benang akrilat yang ruah (bulky) dapat diperoleh dengan mencampur serat yang mempunyai mengekeret yang tinggi dengan serat yang mempunyai mengkeret rendah sehingga saat dicuci terjadi pemengkeretan yang tidak sama sehingga dihasilkan benang yang ruah (bulky), benang ini disebut high bulk acrylic. Secara umum karakteristik serat poliakrilat disajikan pada Tabel 1.14. 2) Morfologi serat poliakrilat Penampang memanjang serat poliakrilat lurus berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat tidak teratur seperti yang disajikan pada Gambar 1.13.
Gambar 1.13 Penampang Memanjang dan Melintang Serat Poliakrilat PLPG Sertifikasi Guru
20
21
Rayon 110
Tabel 1.14 Karakteristik Serat Poliakrilat Daya serap
Bersifat hidrofob. Moisture Regain 1-2%
Efek panas
Tahan panas sampai 150oC
Elastisitas
Cukup baik, tahan kusut
Kimia
Tahan terhadap asam, kurang tahan alkali
Pembakaran
Tidak mudah terbakar, tidak meneruskan pembakaran
Stabilitas dimensi
Tidak mengkerut dalam pencucian
Kekuatan
2–4 g/denier, dalam keadaan basah 2 g/denier
Mulur
Sekitar 35 %
3) Penggunaan serat poliakrilat Digunakan untuk tekstil rumah tangga seperti kain jok, selimut. Karena mempunyai ketahanan sinar yang baik serat poliakrilat banyak digunakan untuk kain tirai. Benang yang ruah digunakan untuk sweater.
5. Serat Polietilena Polietilena merupakan bahan dasar plastik pengemas, didalam perkembangan mengalami pe-nyempurnaan hingga dapat dibuat serat. Polietilena dibuat dari polimerisasi gas etilena pada suhu dan tinggi. Dengan penambahan katalis tertentu proses polimerisasi dapat dilakukan pada suhu dan tekanan yang lebih rendah. Struktur kimia polietilena disajikan pada Gambar 1.14.
R
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
H
R
Gambar 1.14 Struktur Polietilena 1) Sifat serat polietilena Serat polietilena mempunyai ketahanan terhadap zat kimia yang baik, hal ini disebabkan tidak ada gugus-gugus samping pada rantai molekulnya sehingga sulit bereaksi dengan senyawa lain. Tetapi kelemahan akibat tidak adanya gugus samping tersebut menyebabkan serat polietilena sukar untuk dicelup, oleh karena PLPG Sertifikasi Guru
21
22
Rayon 110
itu serat dari polietilena tidak digunakan untuk tekstil pakaian. Karakteristik serat polietilena disajikan pada Tabel 1.15. 2) Morfologi serat polietilena Serat polietilena mempunyai penamapng memanjang berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat, mirip dengan serat-serat buatan yang lain, seperti yang disajikan pada Gambar 1.15.
Gambar 1.15 Penampang Memanjang dan Melintang Serat Polietilena
Daya serap
Tabel 1.15 Karakteristik Serat Polietilena Hidrofob, Moisture Regain 0,05%
Efek panas
Tidak tahan panas, titik leleh sekitar 110oC
Elastisitas
Sedang,
Kimia
Tahan terhadap asam dan basa
Pembakaran
Mudah terbakar meneruskan pembakaran
Stabilitas dimensi
Mengkerut dalam pencucian dengan air panas.
Kekuatan
2 – 3 g/denier
Mulur
30 – 40%
3) Penggunaan serat polietilena Keunggulan serat polietilena adalah ketahanan terhadap zat kimia yang baik, oleh karena itu bahan tekstil dari polietilena digunakan untuk keperluan industri yang berhubungan dengan zat kimia, misalnya penyaring zat yang digunakan pada suhu ruang dan untuk baju pelindung zat kimia. PLPG Sertifikasi Guru
22
23
Rayon 110
6. Serat Spandex Serat spandex disebut serat elastomer, serat ini mempunyai sifat yang khas yaitu dapat bertambah panjang hingga lebih dari 200% dan segera kembali ke panjang semula ketika beban dihilangkan. Serat spandex berasal dari polimer poliuretan, yang dibuat dari butanadiol direaksikan dengan heksametilena diisosianat. Struktur poliuretan disajikan pada Gambar 1.16. H
O C NH
C H
6
O
H
C O NH
C
O 4
H
n
Gambar 1.16 Struktur Poliuretan 1) Sifat serat spandex Spandex sangat mirip dengan karet alam , tetapi serat spandex berwarna putih dan dapat dicelup serta tahan terhadap minyak. Elastisitas yang dimiliki serat spandex lebih kecil daripada karet, spandex hanya kembali 93% setelah ditarik sebesar 50%, sedangkan karet dapat kembali 100% meskipun ditarik sampai 100%. Secara umum karakteristik serat spandex dicantumkan pada Tabel 1.16. 2) Morfologi serat spandex Pengamatan dibawah mikroskop menunjukkan serat spandex mempunyai penampang memanjang silinder lurus dan penampang melintang berbentuk tulang anjing, ketika dibuat benang, permukaan antar serat cenderung menempel satu sama lain. Penampang memanjang dan melintang serat spandex disajikan pada Gambar 1.17.
Gambar 1.17 Penampang Memanjang Dan Melintang Serat Spandex
PLPG Sertifikasi Guru
23
24
Rayon 110
Tabel 1.16 Karakteristik Serat Spandex Daya serap
Hidrofob, Moisture Regain 0,5 – 1,5%
Efek panas
Tahan panas sampai 180oC meleleh pada 230oC
Elastisitas
Sangat baik dapat ditarik sampai 500%
Kimia
Tahan terhadap zat kimia kecuali hipoklorit dapat menyebabkan kuning
Pembakaran
Tidak mudah terbakar dan tidak meneruskan pembakaran
Stabilitas dimensi
Dapat dicuci berulang kali tanpa mengkerut
Kekuatan
1.2 – 2 g/denier, dalam keadaan basah tidak terlalu jauh berbeda
Mulur
400 – 600%
3) Penggunaan serat spandex Penggunaan spandex tidak terlalu banyak, tetapi cukup penting diantaranya, pakaian dalam, kaos kaki, ikat pinggang. Umumnya digunakan sebagai ”cord yarn”, yaitu serat spandex dibagian dalam dan dilapis/ dibungkus dengan serat lain di bagian luar.
E. ANALISA SERAT TEKSTIL Analisa serat tekstil terutama didasarkan pada beberapa sifat khusus dari serat yaitu morfologi , sifat fisika dan sifat kimia serat . Pemeriksaan morfologi serat memerlukan alat bantu yaitu mikroskop dan perlengkapan lainnya. Pengamatan dengan mikroskop meliputi pengamatan penampang memanjang dan penampang melintang. Pengujian kimia dari serat dilakukan secara makro maupun diamati dibawah mikroskop, pengujian ini meliputi : - Uji kelarutan - Uji pewarnaan ditambah uji sifat fisika yaitu Selain -
uji kimia dan morfologi biasanya ditambah uji sifat fisika yaitu Uji pembakaran Uji berat jenis Uji titik leleh untuk serat sintetik
Untuk dapat mengidentifikasi jenis serat tidak dapat dilakukan hanya dengan satu cara uji saja, tetapi dengan penggabungan berbagai cara uji baru dapat ditentukan jenis serat yang diuji . PLPG Sertifikasi Guru
24
25
Rayon 110
1. Uji Pembakaran Uji pembakaran adalah cara uji yang paling mudah dilakukan, tetapi hanya dapat memperkirakan golongan serat secara umum tidak dapat digunakan untuk identifikasi serat campuran. Nyala api untuk membakar serat paling baik digunakan pembakar Bunsen dengan bahan bakar alKohol. - Beberapa helai serat yang akan diperiksa dipuntir kira-kira sebesar batang korek api dengan panjang 4-5 cm - Contoh serat didekatkan pada nyala api dari samping dengan perlahan-lahan, waktu serat dekat nyala api diamati apakah bahan meleleh , menggulung atau terbakar mendadak. - Pada saat menyala, diperhatikan dimana terjadinya nyala api , bila api segera padam begitu dijauhkan dari apibmaka segera diamati bau dari gas dari serat yang terbakar tersebut. - Jika api terus menyala, api dimatikaan dengan cara ditiup kemudian diamati bau yang dikeluarkan serat tersebut. - Setelah nyala api padam diperhatikan apakah serat mengeluarkan asap atau tidak. Kemudian dilihat sisa pembakaran yang ditinggalkan serat tersebut. Evaluasi - Apabila serat terbakar cepat, meninggalkan abu berbentuk serat dan berbau kertas terbakar , makakeadaan ini menunjukkan serat selulosa - Apabila serat terbakar tanpa ada abu , berbau rambut terbakar meninggalkan .kecil diujujngnya maka menunjukkan serat ranbut / protein - Apabila serat meleleh membentuk bulatan kecil diujungnya dan bau asam asetat menunjukkan serat rayon asetat. Bau amida dengan bulatan kecil tak teratur menunjukkan serat yang keras serat nilon - Bau yang menyengat dan bulatan kecil menunjukkan serat polyester
2. Uji Mikroskop Pemeriksaan serat dengan mikroskop dimaksudkan untuk mengetahui penampang memanjang dan melintang dari serat. Pada pengamatan secara melintang, prinsipnya adalah serat dipotong secar melintang setipis mungkin sehingga dapat diamati dibawah mikroskop. Pembuatan irisan melintang dapat menggunakan cara gabus, mikrotontangan atau mikroton mekanis, yang paling mudah adalah cara Gabus. Untuk Pengamatan Pandangan Memanjang Dari Serat: - Serat diletakkan sejajar diatas kaca obyek dan dipisahkan satu sama lain agar tidak menumpuk - Kemudian ditutup dengan cover glass dan dari arah samping ditetesi medium air kemudian kelebihan air dihisap dari sisi yang lain ( menggunakan kertas hisap/kertas saring) PLPG Sertifikasi Guru
25
26
-
Rayon 110
Preparat diamati dibawah mikroskop Perbesaran dilakukan mulai dari 5x,10x,40x,45x,100x
Untuk Pengamatan Pandangan Melintang Dari Serat - Jarum jahit yang berisi benang ditusukkan detengah-tengah gabus, Kemudian ditarik kembali dengan meninggalkan lengkungan benang pada gabus - Sekelompok serat yang telah diberi lak merah dimasukkan kedalam lengkungan benang, kemudian benang ditarik keluar sehingga serat masuk kedalam tengahtengah gabus dan terjepit ditengan gabus, lak dibiarkan mongering - Setelah lak kering gabus diiris setipis mungkin dengan silet yang tajam sehingga serat ditengah gabus ikut terpotong secara melintang - Irisan melintang diamati dibawah mikroskopdengan cara seperti pada irisan memanjangmi akan larut sebagian - Preparat diamati dibawah mikroskop - Perbesaran dilakukan mulai dari 5x,10x,45x,100x
3. Uji Pelarutan Uji pelarutan berhubungan dengan sifat kimia dari masing-masing serat.uji sangat penting terutama untuk serat-serat buatan yang mempunyai morfologi hampir sama. Dengan melihat kelarutan serat pada berbagai pelarut dapat disimpulkan jenis seratnya. Prinsip pengujiannya adalah melarutkan serat pada beberapa pelarut kemudian diamati sifat kelarutannya. Pelarut yang umum digunakan adalah : - Asam klorida : asam ini akan melarutkan serat poliamida/nylon - Asam sulfat 60% : asam ini akan melarutkan serat rayon viskosa, rayon asetat, poliamida/nylon, dan sutera juga serat kapas dan rami - Asam sulfat 70% : serat yang larut dalam pelarut ini adalah serat kapas, rayon viskosa, rayon asetat, poliamida, dan sutera - NaOCl : serat wool dan sutera akan larut dalam pelarut ini - Metil salisilat : dalam kondisi mendidih larutan ini akan melarutkan serat polyesetat - NaOH 45% : pada suhu mendidih larutan ini akan melarutkan wool polyester dan suterara - Meta cresol : Larutan ini akan melarutkan serat rayon asetat dan poliamida - DMF : Larutan ini akan melarutkan poliakrilat, poliamida dan rayon asetat - Asam nitrat : pada suhu kamar akan melarutkan rayon asetat , wool, poliakrilat, dan poliamida
PLPG Sertifikasi Guru
26
27
Rayon 110
4. Uji MC/MR ( Kandungan Uap Air Serat ) Kemampuan serat menyerap uap air ( sifat higroskpis)dipengaruhi struktur kimia dari seratnya, sebagai contoh serat selulosa dapat menyerap uap air dikarenakan banyak gugus hidroksil yang dikandungnya. Kadar uap air dalam serat biasanya dinyatakan dalam moisture regain (MR) atau moisture content (MC) yang dinyatakan dengan rumus : Moisture Regain (%) = Berat basah – Berat kering mutlak x 100% Berat kering mutlak Moisture Content (%) = Berat basah – Berat kering mutlak x 100% Berat kering mutlak Pengukuran kadar uap air harus dilakukan pada kondisi standar yaitu pada kondisi dengan RH 65% dan suhu 21oC - Botol timbang kosong dioven selama 15 – 30 menit pada suhu 105-110 oC - Botol timbang kosong didinginkan didalam eksikator selama 30 menit, kemudian ditimbang di neraca analitik ( A gram ) - Contoh uji dimasukkan kedalam botol timbang kosong lalu ditimbang dineraca analitik ( B gram) - Botol timbang dan contoh uji di oven pada suhu 105 – 110 oC selama 1 jam (botol timbang jangan ditutup) - Botol timbang dan contoh uji didinginkan di eksikator selama 30 menit , selanjutnya ditimbang di neraca analitik ( C gram ) Perhitungan Berat botol timbang kosong = A gram Berat botol timbang dan contoh uji basah = B gram Berat botol timbang dan contoh uji kering = C gram Berat contoh uji basah = ( B-A ) gram = D gram Berat contoh uji kering =( C-A) gram = E gram Berat uap air = D – E gram = F gram Moisture Regain = F gram x 100 % E gram Moisture Content = F gram x100 % D gram
5. Analisa Kuantitatif Serat Maksud dari analisa kuantitatif adalah untuk mengetahui komposisi serat campuran pada bahan tekstil . Cara ini berdasarkan sifat kelarutan serat terhadap zat kimia. Prinsip analisa ini adalah dengan cara melarutkan setiap jenis serat satu persatu dengan pelarut yang sesuai, kemudian setelah pelarutan selesai, sisa serat PLPG Sertifikasi Guru
27
28
Rayon 110
yang tertinggal ditimbang dan dibandingkan dengan berat awal untuk dihitung persentase masing masing serat. Pelarut yang digunakan harus dipilih yang sesuai karena jika serat yang seharusnya larut tidak larut sempurna atau serat yang seharusnya tidak larut tetapi ikut terlarut maka perhitungan tidak tepat.
No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
-
Tabel 1.17 Kelarutan Serat Dalam Pereaksi Serat yang Waktu Pelarut Suhu (oc) larut (menit) HCl 1:1 Nylon 30 Kamar HCOOH Nylon 30 Kamar H2SO4 60% Rayon viskosa 30 Kamar H2SO4 70% Kapas 30 Kamar NaOCL 5%/10% Wool 30 Kamar KOH 10 % Wool 30/15 Kamar/men didih NaOH 10 % Wool 30/15 Kamar/men didih
Penetral Na2CO3 NaHCO3 NaHCO3 Na2CO3 Air CH3COOH CH3COOH
Kain contoh uji diukur sama sisi lalu ditimbang seberat 1 gram Diurai atau digunting kecil-kecil, dan dilarutkan dengan kurang lebih 50 mL pelarut yang sesuai Diaduk-aduk kemudian disaring, dan dicuci dengan air yang mengalir Netralkan dengan kurang lebih 3-50 mL penetral yang sesuai selama 10 menit dan disaring kembali Keringkan pada suhu 105o-110o C selama 1 jam Simpan dalam eksikator selama 20-30 menit Timbang kembali sisa serat hasil pelarutan tersebut = B gram
Perhitungan Kain yang tidak larut ( Serat I ) = B gram x 100% = A gram
C%
Kain yang larut ( Serat 2) = 100% - C % = D % KESIMPULAN : Serat 1 = C % Serat 2 = D % Komposisi Kain = Serat 1 : Serat 2 = C% : D%
PLPG Sertifikasi Guru
28
29
Rayon 110
F. TEST FORMATIF 1) Kelebihan serat kapas dibandingkan dengan serat lainnya adalah.. .... (jelaskan) 2) Kelemahan serat kapas dibandingan dengan serat yang lainnya.... 3) Tujuan serat kapas dicampur dengan poliester atau nilon adalah untuk mendapatkan sifat ........... 4) Serat batang yang dapat digunakan untuk tekstil pakaian adalah ........ 5) Pada uji mikroskop sebuah serat terlihat penampang melintang berbentuk lekukan-lekukan mirip daun semanggi, dengan penampang memanjang silinder bergaris-garis, kemungkinan serat tersebut adalah
PLPG Sertifikasi Guru
29
30
Rayon 110
BAB II BENANG TEKSTIL
Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk menjelaskan macam-macam jenis benang, cara menguji nomor benang, kekuatan tarik benang, antihan (twist) benang, ketidakrataan benang.
Benang adalah jajaran serat-serat stapel (serat pendek) atau filamen alam atau sintetik yang digabungkan atau dipintal dengan memberikan antihan (twist) sehingga menjadi suatu untaian yang kontinu. Pembuatan benang umumnya merupakan tahapan kedua sebagai bahan baku pembuatan kain.
A. KLASIFIKASI BENANG Benang dalam pertekstilan terdapat dalam berbagai macam dan jenis. Dalam pengklasifikasian atau penggolongan benang akan terdapat jenis benang yang sama berada pada klasifikasi yang berbeda. Secara umum benang yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh asal benang panjang serat, jenis serat, cara pembuatan dan fungsi serta struktur benang dan satu sama lain dapat saling terkait. Berdasarkan panjang serat, benang terdiri dua macam, yaitu benang stapel dan benang filamen. Benang stapel merupakan benang yang berasal dari serat pendek atau benang filamen yang dipotong, sedangkan benang filamen adalah benang yang berasal dari serat panjang, pada umumnya benang filamen adalah benang yang berasal dari serat semi sintetik dan sintetik, sedangkan benang yang berasal dari serat alam pada umumnya adalah benang stapel kecuali serat sutera yang merupakan benang filamen alam. Berdasarkan jenis seratnya atau asal serat tersedia dari serat alam, semi sintetis dan sintetis atau campuran dari serat-serat tersebut. Benang berasal dari alam antara lain kapas, rami, linen, wol dan sutera. Benang semi sintetis dari selulosa yang dimodifikasi seperti rayon viscosa, rayon asetat, dan triasetat serta benang yang berasal dari serat sintetis seperti poliester, poliamida, poliakrilat dan lainnya. Sebagai contoh benang kapas adalah benang yang berasal dari alam dalam hal ini adalah tumbuhan. Dengan demikian maka benang yang dihasilkan berasal dari serat pendek yang disebut dengan stapel sehinggadiperlulan proses penggintiran untuk dapat dijadikan benang. Hasil dari proses penggintiran inilah yang kemudian disebut dengan benang stapel.
PLPG Sertifikasi Guru
30
31
Rayon 110
Contoh yang lain adalah benang rayon yang merupakan benang semisintetik karena berasal dari selulosa yang diregenerasi dalam hal ini adalah pulp yang diproses dengan cara pemintalan basah sehingga dihasilkan benang yang sangat panjang yang disebut dengan filamen. Serat rayon yang dihasilkan ini kemudian disatukan dan kemudian digintir. Proses penggintiran dapat dilakukan dari benang tunggal ataupun lebih sehingga hasil dari benang rayon tersebut adalah benang rayon gintir. 1. Benang Berdasarkan Jenis a. Benang Kapas Kapas berasal dari tanaman kapas (Gossypium ). Kapas telah dikenal sejak zaman dulu yakni sejak abad ke 15 sebelum masehi hingga saat ini. Kain dari bahan kapas mempunyai kualitas dan kenampakan yang berbeda-beda bergantung pada jenis kapasnya. Bahan kapas dari Amerika dikenal sebagai kapas Upland, kapas Sea Island dari Mesir dikenal sebagai kapas dengan kualitas terbaik, disamping itu ada jenis kapas lain seperti India, China dan lainnya. Serat kapas yang dihasilkan untuk setiap tempat berbeda-beda baik panjang seratnya maupun warna seratnya. Panjang dan warna serat ini akan memberikan pengaruh terhadap kualitas dari serat kapas. Warna dari serat kapas putih kecoklatan sampai dengan cream. Benang kapas dibuat dari serat kapas dengan rata-rata panjang serat 50 mm. Sebenarnya serat yang panjang dan halus adalah jenis serat yang diinginkan. Benang kapas sisir atau combed yarn adalah benang kapas yang memerlukan panjang serat antara 25- 30 mm. Benang sisir adalah benang yang seratnya yang telah mengalami proses carding, drawing dan spun. Benang sisir mempunyai kenampakan yang halus, lembut, kuat, keras, pengangan nya dingin dan mudah kusut. Benang kapas sisir biasanya mempunyai nomer benang dari Ne 1 30 sampai 180 terutama untuk digunakan sebagai benang jahit. Benang kapas garu atau carded yarn adalah benang yang berasal dari serat kapas dengan panjang serat antara 20-40 mm. Benang garu adalah benang yang seratnya telah mengalami proses carding ,drawing dan spun. Benang garu mempunyai sifat antara benang sisir dan benang spun. Benang tidak terlalu halus namun nyaman dan harga prosesnya lebih murah. Benang spun adalah benang yang panjang serat nya kurang dari 25 mm kadang digunakan juga serat-serat yang pendek yang berasal dari proses combing. Serat-serat sudah mengalami proses cading dan spun. Benang spun mempunyai sifat lemah, tebal, lembut dan pegangannya hangat. Benang ini mempunyai kualitas yang rendah dengan nomer benang antara Ne1 1- 40/S atau dicampur dengan serat lain b. Benang Wol PLPG Sertifikasi Guru
31
32
Rayon 110
Sesuai dengan namanya benang wol berasal dari serat wol yang merupakan serat binatang yaitu biri-biri. Jenis serat wol bermacam bergantung dari daerah dan tempat biri-biri berasal. Karakteristik serat wol menjadi berbeda pula, berdasarkan karakteristiknya jenis wol yang banyak dikenal antara lain adalah wol Merino, ultrafine wol yang merupakan wol yang paling tinggi kualitas dari wol Merino yang terbaik, comeback wol yang berasal dari turunan Merino. Jenis lain yang berasal dari biri-biri bukan Merino adalah wol Crossbred atau English-breed, English long wools. Benang wol umumnya tersedia dalam dua macam wol garu (woolen) dan wol sisir (worsted). Benang wol garu yang dihasilkan dari pemintalan sangat bervariasi. Jenis seratnya berkisar dari serat yang paling halus sampai dengan serat yang paling kasar bahkan ada pula yang berasal dari wol bekas atau limbah wol yang kemudian di pintal menjadi benang garu. Karakteristik benang wol garu (woolen yarn) adalah sebagai berikut ; - lembut dan antihannya rendah - berbulu dan letak seratnya tidak teratur - kekuatan benangnya rendah - hasil antihan tidak rata - kerataannya rendah - sifat kempanya baik Benang wol sisir adalah benang yang mempunyai sifat yang lebih baik dari benang garu dari segi kenampakan maupun kehalusannya. Benang ini pada umumnya mempunyai kilau yang baik serta mempunyai panjang serat yang seragam karena wol pendek dan panjang sudah dipisahkan terlebih dahulu. Karakteristik benang wol sisir ( worsted yarn) adalah sebagai berikut : - pegangannya lebih kuat dibandingkan dengan wol garu - permukaannya licin dan rata - kekutan benang lebih tinggi dari pada wol garu - serat-serat sejajar - antihan rata dan tinggi - sifat kempa rendah c. Benang Sutera Sutera disebut juga sebagai The Queen of Fibers yang artinya berkilau, lembut,halus,cantik dan mewah. Serat sutera adalah filament yang ringan yang berasal dari dari air liur ulat sutera dengan nama Bombyx mori. Sutera memiliki beberapa keunggulan antara lain kuat, lembut, berkilau, halus , daya serap bagus, ringan tetapi mampu menyimpan panas dengan baik serta bunyi gemerisik (scroop) apabila bergeseran.
PLPG Sertifikasi Guru
32
33
Rayon 110
Benang sutera adalah benang filamen alam yang panjang dan berasal dari kokon sutera, biasanya setiap kokon mempunyai panjang antara 3000-4000 yards. Benang sutera pada umumnya dihasilkan dari gabungan 5 atau lebih kokon. Filamen benang hasil dari proses reeling masih merupakan sutera mentah yang masih memerlukan proses selanjutnya. Filamen sutera mentah yang mengandung sericin dan fibroin. Sericin merupakan bagian yang harus dihilangkan dan fibroin adalah bagian serat yang akan digunakan. Perbandingan sericin dan fibroin berkisar antara 25 % dan 75%. Dengan adanya penghilangan sericin maka akan diperoleh filamen sutera yang ringan halus, dan kuat serta siap untuk diwarnai atau ditenun. Beberapa filamen sutera karena terlalu ringan kadang dilakukan proses pemberatan sehingga benang menjadi lebih berat. d. Benang Rayon Benang rayon mempunyai bahan dasar yang berasal dari selulosa (pulp), benang ini disebut benang semi sintetik karena dibuat dengan cara pemintalan basah dengan bahan baku dari bahan alam. Benang yang dihasilkan dari pemintalan merupakan serat filamen rayon yang mempunyai kilap yang tinggi dan halus. Kehalusan filamen bergantung dari pembuat seratnya. Pada umumnya kehalusan filamen rayon berkisar antara 1 sampai dengan 8 denier. Benang rayon yang dikenal saat ini ada bermacam-macam diantarnya adalah rayon Viscosa yang berbahan dasar selulosa (pulp kayu) yang diproses dengan cara membuat larutan viscosa. Larutan viscosa ini kemudian diproses menjadi filamen. Benang rayon asetat adalah sama dengan rayon viscosa, mempunyai bahan dasar sama yaitu selulosa namun pada pembuatannya dilakukan proses asetalisasi sehingga menjadi selulosa asetat selanjutnya dipintal menjadi filamen rayon asetat. Benang dari rayon asetat ini dalam perkembangan selanjutnya menjadi rayon tri asetat. Benang lain dari selulosa yang diregenerasi yang dikenal adalah rayon cupro dan modal atau polinosic. e. Benang Nilon atau poliamida Benang nilon adalah benang sintetik yang dibuat dalam dua macam bentuk yaitu benang filamen dan benang stapel. Benang nilon mempunyai nomer benang yang sangat bervariasi bergantung pada penggunaannya. Dengan demikian nomer benang dari benang ini berkisar dari 1 sampai 150 denier untuk monofilamen dan 10 – 850 denier untuk multifilamen. Benang dengan nomer benang yang kecil biasanya digunakan untuk pakaian wanita, benang rajut, kaos kaki dan lainnya, sedangkan benang dengan nomer yang besar digunakan untuk keperluan industri. Untuk keperluan khusus industri benang nilon dapat dibuat dengan nomer 10.000 denier f. Benang poliester PLPG Sertifikasi Guru
33
34
Rayon 110
Benang poliester sama dengan benang nilon yang dibuat dari serat sintetik dan dibuat dalam dua macam bentuk yaitu filamen dan stapel. Benang filamen pada umumnya digunakan untuk kain yang ringan atau intuk benang tekstur, sedangkan benang stapel biasanya digunakan untuk pencampuran dengan benang lain seperti kapas, rayon dan lainnya.
3.
Benang Berdasarkan Struktur
a. Benang Monofilamen Benang filamen adalah benang yang tersusun dari serat filamen yang sangat panjang. Pada benang filamen yang tersusun dari satu jenis serat disebut dengan monofilamen, sedangkan benang yang tersusun lebih dari satu benang disebut dengan multifilamen. Benang monofilamen terdiri dari dua yaitu dari alam seperti sutera ,semi sintetis dan sintetis. Pada umumnya benang filamen sintetik mempunyai sangat panjang dan mempunyai diameter kecil sehingga sangat halus. Benang monofilamen pada umumnya tidak diberikan antihan, antihan diberikan bergantung dari maksud pembentukan benang. Benang monofillamen pada umumnya digunakan untuk keperluan industri seperti tali, kain jala, kain saringan dan lainnya. Benang monofilamen apakah benang itu itu tebal ataupun tipis mempunyai bahan dasar yang sama dan proses polimerisasinya juga sama dengan benang filamen lainnya. Perbedaanya adalah apabila benang biasa ketebalan dibuat dengan menggabungkan beberapa filamen, sedangkan benang monofilamen tebal dan tipis benang dibuat dengan mengatur diameter lubang dari spinneret sebelum proses pemadatan. b. Benang Multifilamen Benang multifilamen adalah benang yang tersusun dari beberapa filamen dengan dan tanpa antihan. Serat filamen pada umumnya sangat halus, proses pembuatan sama dengan monofilamen namun karena tujuan tidak untuk monofilamen maka lubang spinneret dibuat sangat halus. Benang multifilamen dibuat dengan cara menggabungkan beberapa benang filamen agar mempunyai ketebalan tertentu sehingga ukuran dari benang meningkat. Sebagai contoh benang multifilamen yang mempunyai ukuran nomer benang 120 D dapat dibuat dengan menggabungkan benang monofilamen dengan jumlah 50 – 60 filamen per benang. Benang multifilamen yang lebih besar dapat juga dibuat dengan menggabungkan lebih dari 80 filamen untuk setiap benang, dan untuk menguatkan dan padat dapat pula diberi antihan. Yang disebut antihan adalah pemberian puntiran pada benang sehingga dapat melilit satu sama lain. Dalam penggunaannya multifilamen lebih banyak digunakan untuk kain sandang, benang tekstur dan lainnya. c. Benang tunggal PLPG Sertifikasi Guru
34
35
Rayon 110
Benang tunggal (single-yarn) adalah benang yang terdiri dari satu jenis benang yang disatukan dengan cara dipintal. Pemintalan dilakukan terhadap serat serat pendek atau stapel yang kemudian diberi antihan. Benang kapas, adalah benang yang berasal dari serat pendek atau stapel, untuk dapat menjadi benang maka serat harus mempunyai kemampuan untuk dapat dipintal. Oleh karena serat kapas ini pendek maka serat kapas tersebut harus disusun dan dipintal dengan cara memberikan antihan agar serat stapel menjadi bersatu menjadi benang yang kuat dan tidak terputus. Tebal tipisnya benang atau nomer benang dapat dibuat sesuai dengan kebutuhan dengan tidak lupa mempertimbangkan berapa antihan yang diperlukan. Rumusan untuk menghitung antihan dan nomer benang telah tersedia dan arah antihan apakah itu S atau Z akan mempengaruhi kekuatan dan kehalusan benang tunggal tersebut. d. Benang Gintir Benang gintir (ply-yarn) adalah benang yang tersusun dari dua benang tunggal (single) atau lebih dan kemudian digintir. Benang gintir dibuat dengan cara mengintir dua atau lebih benang tunggal. Sifat benang gintir sangat dipengaruhi oleh jumlah gintiran yang diberikan serta arah antihan dari benang pembentuknya, kehalusan serat dan kehalusan benang pembentuk. Apabila diberikan arah gintiran berlawanan dengan arah antihan maka akan diperoleh benang gintir yang lembut. Sebaliknya apabila arah gintiran sama dengan arah antihan maka akan diperoleh benang gintir yang lebih padat, elastis dan kuat tetapi jika jumlah gintiran terlalu banyak dapat mengakibatkan benang menjadi keriting (sharl). Pada benang filamen kehalusan serat akan berpengaruh pada kekakuan benang. Makin halus serat atau benang pembentuk, maka benang yang dihasilkan akan lebih lembut dan fleksibel. Jenis benang gintir ini banyak digunakan untuk benang bordir, rajut, krep, lace, voile , merser dan lainnya. Proses penggintiran benang berdasarkan arah gintiran dan antihan mempunyai 6 kemungkinan jenis benang gintir seperti dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Z
S
Z
S
Z
S
Z
Z
Z
S
S
S
Z
S
Z
Z
S
S
Gambar 2.1 Arah Gintiran dan Arah Antihan
PLPG Sertifikasi Guru
35
36
Rayon 110
Jenis benang gintir yang antihannya mempunyai arah yang sama dengan benang tunggal disebut dengan benang gintir twist on twist sedangkan benang yang digintir dengan arah antihan berlawanan dengan arah antihan benang tunggalnya disebut benang gintir twist against.
a. Twist Against Twist b. Twist onTwist Gambar 2.2 Benang Gintir Twist Against Twist dan Twist on Twist
3. Berdasarkan Cara Pembuatannya a.
Benang Stapel Benang stapel atau benang pintal adalah benang yang dibuat dengan cara menyusun serat-serat yang pendek dan kemudian dilakukan proses pemintalan. Pemintalan didefinisikan sebagai penarikan (drawing out) dari suatu gabungan serat sehingga mencapai ketebalan yang diinginkan dan diberi antihan atau puntiran (twist) untuk memperoleh kekuatan tertentu. Proses pemintalan pada awalnya merupakan kerajinan tangan namun dalam perkembangannya pada dua abad kemudian berubah menjadi proses berteknologi tinggi. Pada pembuatan benang stapel atau pintal, selalu diberikan antihan pada benang. Antihan atau twist ini diberikan agar serat-serat menjadi suatu massa yang kompak sehingga meningkatkan kekuatan dari benang. Jumlah antihan pada benang dinyatakan dalam antihan /twist per inci (Tpi). Jumlah antihan ini akan sangat berpengaruh pada karakter dan sifat serat fisika seperti pegangan,kekuatan dan kenampakan. Jumlah antihan sedikit dapat menyebabkan serat-serat mudah bergeser satu dengan yang lainnya sehingga apabila mengalami penarikan akan mudah putus. Sebaliknya apabila antihan yang diperbanyak, serat akan mengalami tekanan kedalam sehingga meningkatkan gesekan antar serat maka serat menjadi kuat sampai suatu batas tertentu. Perbanyakan antihan selanjutnya dapat mengakibatkan serat mulur lebih banyak sehingga mudah putus. Banyaknya antihan per-inci pada benang bergantung pada PLPG Sertifikasi Guru
36
37
Rayon 110
nomer benang yang dipintal, kegunaan dari benang yang akan dipintal serta panjang serat yang akan dipakai. Banyaknya antihan/ twist per inci dinyatakan dalam persamaan dibawah ini adalah : Tpi = α Ne1
Keterangan : Tpi α Ne1
.............................(2.1)
= twist per inci = Koefisien antihan/twist multiplier = Nomer benang
Besarnya koefisien antihan berbeda bergantung dari jenis benang yang akan dibuat. Untuk benang tenun antara 2,5 – 5, benang rajut ± 2,5 dan untuk benang krep 5,5 – 6,5. Dari persamaan diatas menunjukkan bahwa makin tinggi nomer benang atau makin halus benang, maka diperlukan jumlah antihan per inci yang lebih tinggi. Benang pintal dibedakan berdasarkan arah antihan yaitu antihan arah kiri atau huruf S dan benang pintal dengan arah antihan kanan atau huruf Z. Arah antihan akan memberikan pengaruh terhadap kenampakan permukaan kain. Gambar dibawah ini menunjukkan perbedaan arah antihan.
Gambar 2.3 Perbedaan Arah Antihan S dan Z
b. Benang Tali dan Kabel Benang tali (cord-yarn) adalah benang yang dibuat dari dua atau lebih benang gintir yang kemudian dilakukan pengintiran lagi sehingga benang menjadi lebih tebal dan kuat. Benang tali adalah benang yang mempunyai kekuatan yang dan tahan terhadap gosokkan. Benang ini umumnya dibuat dengan kontruksi 6 benang gintir atau 6 benang cord. Benang kabel pada dasarnya sama dengan benang tali. Pada benang kabel agar lebih tebal dan juga kuat maka dilakukan proses penggintiran terhadap dua atau lebih benang tali dan kemudian digintir lagi
PLPG Sertifikasi Guru
37
38
Rayon 110
Gambar 2.4 Pembuatan Benang 6 Cord Z Twist c. Benang Fancy Benang hias (fancy/novelty-yarn) adalah benang yang dibuat dengan efek khusus sebagai hiasan misalnya diberi crimp, variasi warna, variasi ukuran, modifikasi kenampakan dengan menyisipkan loop, slub dan lainnya. Benang fancy dikenal juga sebagai benang novelty atau benang hias. Sesuai dengan namanya benang ini dibuat kontras dengan benang-benang pada umumnya. Benang fancy sangat bervariasi mulai dari warna, struktur benang,ukuran, tebal dan tipis, nomer benang, keritingan (crul), kehalusan dan kekasaran dan lainnya. Semua ini sengaja dibuat untuk mendapatkan ornamen dan ragam hias yang muncul pada struktur permukaaan kain atau garmen. Pembuatan benang fancy atau hias dapat dilakukan dengan cara-cara sebagai berikut : - mencampur serat-serat yang mempunyai warna berbeda - memintal campuran serat-serat dari jenis serat yang berbeda - memberi pola gambar pada benang atau sliver - menggintir benang-benang yang berbeda warna, jenis serat, kehalusan kekuatan, panjang jumlah dan arah twist dan lainnya. Benang hias yang dibuat dengan cara penggintiran pada umumnya tersusun dari tiga benang yaitu : - benang dasar untuk memberikan kekuatan - benang penghias untuk penghias - benang pengikat untuk menguatkan kedudukan benang. Benang-benang ini diberi nama sesuai dengan bentuk hiasnya seperti benang, kerut, jerat, simpul, slub, spiral, snarl, loop, knot dan lainnya . Beberapa contoh jenis benang hias adalah sebagai berikut : - Benang mouline atau grandrelle Benang mouline atau grandelle adalah jenis benang hias yang dibuat dari dua helai benang tunggal atau lebih dengan warna yang berbeda-beda PLPG Sertifikasi Guru
38
39
Rayon 110
dengan ukuran diameter yang sama. Dengan pembuatan benang seperti ini maka akan diperoleh benang yang mempunyai efek bintik warna teratur dan tampak dipermukaan benang. -
Benang marl atau mock-grand Benang marl atau mock-grand adalah jenis benang hias yang merupakan hasil dari pemintalan dua benang roving dengan warna yang berbeda. Benang marl mempunyai kenampakan seperti benang grandelle namun efek bintik warna yang ditimbulkan tidak teratur.
-
Benang spiral Benang spiral sesuai dengan namanya, maka kenampakan benang seperti spiral. Benang ini dibuat dengan memberikan gintiran yang keras pada benang, kemudian benang tadi digintir lagi dengan benang yang mempunyai antihan yang lunak. Hasil pengintiran ini kemudian digintir lagi dengan benang halus yang berfungsi sebagai benang pengikat. Apabila benang spiral tadi diberi gintiran yang kuat dan kemudian digintir lagi dengan benangbenang yang lebih halus
-
Benang berjerat Benang berjerat atau benang keriting atau benang crul sesuai dengan namanya maka serat akan tampak keriting pada permukaannya. Benang ini tersusun dari tiga helai benang yaitu pertama adalah benang yang halus sebagai dasar dari benang. Kedua benang gintir yang tebal dengan gintiran lunak, sebagai penghias atau benang pembentuk jeratan. Ketiga adalah benang halus sebagai benang pengikat yang digintir dengan arah berlawanan dengan benang-benang lainnya.
-
Benang slab Benang ini dibuat dari dua helai benang yang digintir. Benang pertama adalah benang yang halus dan benang lainnya adalah benang yang tebal. Kedua benang ini kemudian digintir dengan benang pengikat dengan arah yang berlawanan. Hasil dari pengintiran ini diperoleh benang yang mempunyai diameter yang berbeda dan tidak teratur.
d. Benang Tekstur Berbeda dengan serat alam, serat sintetik pada umumnya memiliki permukaan yang halus, licin dan tidak ada tekukan, sehingga kain yang terbuat dari serat sintetik kasar dan kaku pegangannya. Untuk memperbaiki sifat kasar dan pegangan yang kaku pada serat sintetik dapat dilakukan dengan cara pengeritingan (texturizing). PLPG Sertifikasi Guru
39
40
Rayon 110
Benang filamen dari serat sintetik yang mengalami proses teksturasi sehingga sifat fisika dan struktur benangnya berubah, disebut benang tekstur (texture yarn/bulk yarn). Benang tekstur atau texturized yarn banyak dipakai untuk pembuatan kain yang tipis dan halus. Proses teksturisasi atau texturizing adalah proses yang dilakukan pada benang sintetik untuk memberikan kenampakan permukaaan benang menjadi suram, berkilau, berbulu, kaku, lembut, kasar, rapat, jarang dan lain – lain. Benang tekstur disebut juga bulked yarn yaitu benang dengan kenampakan keriting yang memiliki sifat mulur tinggi, lembut serta pegangannya menjadi lebih gembung.
PLPG Sertifikasi Guru
40
41
Rayon 110
B. PENOMERAN BENANG Penomeran benang dapat menyatakan kehalusan atau ketebalan benang yang dibuat. Oleh karena itu kehalusan benang atau nomer benang dinyatakan dengan perbandingan antara panjang dan beratnya. Sistem penomeran ini digunakan untuk memudahkan dalam pemakaian selanjutnya dan memudahkan dalam pembuatan benang. Dengan demikian sseorang pembeli tidak perlu harus membawa contoh benang ke pembuat benang, cukup memberikan suatu nomer yang artinya ketebalan, kehalusan benang yng diinginkan sudah tercakup pada nomer yang disampaikan. Penomeran benang dapat menyatakan kehalusan atau ketebalan suatu benang yang dibuat. Oleh karena itu kehalusan benang atau nomer benang dinyatakan dengan perbandingan antara panjang dan beratnya. Sistem penomeran benang terdiri dari dua cara yaitu sistem langsung yang didasarkan pada satuan panjang benang yang tetap dan sistem tidak langsung yang didasarkan pada satuan berat benang yang tetap.
1. Sistem Penomeran Langsung/ Panjang Tetap Sistem penomeran langsung berdasarkan pada berat benang untuk setiap satu standar untaian benang (standar hank) dengan panjang yang tetap. Sistem penomeran ini umumnya digunakan untuk benang filamen seperti sutera, rayon, poliester, nilon dan sebagainya. Satuan yang dikenal dalam sistem ini adalah dalam denier dan tex - TEX : Tex adalah satuan untuk sistem penomeran Internasional yang dinyatakan dalam berat benang (gram) untuk setiap panjang 1000 m benang. atau jika dinyatakan dalam suatu persamaan (2.2) berikut:
Tex
berat (gram) …… (2.2) panjang(10 00m)
Sebagai contoh adalah: Tex 1
: artinya suatu benang yang mempunyai berat 1 gram dan benang tersebut mempunyai panjang 1000 m Tex 100 : artinya suatu benang yang panjangnya 1000 m mempunyai berat 100 gram. -
DENIER (Td) : Denier adalah sistem penomeran yang dikhususkan untuk benang-benang monofilamen atau multifilamen yang dinyatakan sebagai berat (g) untuk setiap panjang 9000 m benang atau pernyataan dalam persamaan (2.3): PLPG Sertifikasi Guru
41
42
Rayon 110
Td (Denier)
berat (gram) …… (2.3) panjang(90 00m)
Contoh penomoran sistem denier adalah sebagai berikut: Td 1
: artinya suatu benang yang beratnya 1 gram mempunyai panjang 9000 m Td 100 : artinya suatu benang yang beratnya 100 gram mempunai panjang 9000 m Pada penomoran benang dengan menggunakan sistem langsung, maka semakin kecil nomer benang, kehalusan benang tersebut akan semakin halus atau semakin kecil benangnya. Sebaliknya semakin besar nomer benang, akan semakin besar benangnya. Perhitungan nomer benang untuk penomeran sistem langsung atau panjang tetap dapat dinyatakan dengan rumus umum sebagaimana yang ditunjukkan persamaan (2.4) berikut : UxB ......... (2.4) P N = nomer benang B = berat benang U = panjang benang dalam satu untaian standar P = panjang benang N
Untuk penomoran dengan sistem Tex perhitungan nomor benang dapat dinyatakan dalam persamaan (2.5):
Tex
panjang untaian(1000m) x berat benang (gram) …….. (2.5) panjang benang(m)
Untuk penomoran dengan sistem Td (denier) perhitungan nomor benang dapat dinyatakan dalam persamaan (2.6):
Td
panjang untaian(9000m) x berat benang (gram) ……… (2.6) panjang benang(m)
PLPG Sertifikasi Guru
42
43
Rayon 110
2. Sistem Penomeran Tidak Langsung Sistem penomoran tidak langsung atau berat tetap didasarkan pada panjang serat setiap berat tertentu yang tetap. Dengan sistem penomeran tidak langsung atau berat tetap, maka jika nomer benang makin besar maka benang akan semakin halus atau semakin kecil, sebaliknya makin kecil benangnya makin besar nomernya. Sistem penomeran ini ada bermacam – macam antara lain nomer Inggris, Perancis, International metrik dan lainnya. Sistem penomeran ini umumnya digunakan untuk benang stapel. Sistem penomeran Inggris banyak digunakan untuk mengukur kehalusan benang kapas sistem penomeran nya diberi notasi Ne 1. Sistem penomeran yang juga banyak digunakan adalah dengan sistem penomeran Internasional metrik yang diberi notasi Nm a. Penomeran benang menurut nomer Inggris ( Ne1) Penomeran benang menurut nomer Inggris dengan notasi Ne 1 merupakan perbandingan antara panjang benang dalam satuan hank persatuan berat benang dalam satuan pound, yang dapat dinyatakan dalam persamaan (2.7):
Ne1
panjang (hank) ........ (2.7) berat (lb)
1 hank (1 untaian) benang kapas = 840 yard 1 lb = 453,6 g Ne1 1 artinya suatu benang dengan panjang 1 hank (840 yard) benang tersebut mempunyai berat sebesar 1pounds (lb) 1 hank Ne1 1 1lb Ne1 20 artinya benang yang panjangnya 20 hank (20x840 yard) mempunyai berat benang 1 lb (453,6 gram) 20 hank Ne1 20 1lb
b. Penomeran benang dengan nomer metrik (Nm) Sistem penomeran metrik merupakan sistem penomeran internasional. Sistem penomeran dengan berat tetap berdasarkan pada panjang benang dalam satuan meter berbanding terbalik dengan berat dalam satuan gram, sehingga persamaannya dapat ditulis seperti persamaan (2.8) berikut ini. panjang (meter) Nm ........(2.8) berat (gram)
PLPG Sertifikasi Guru
43
44
Rayon 110
Nm 1 menunjukkan dalam berat satu gram maka panjang benang tersebut adalah satu meter,
Nm
panjang 1 meter berat 1gram
Nm = 20 artinya suatu benang yang mempunyai panjang 20 meter beratnya satu gram Nm 20 =
panjang 20 m berat 1 gram
Perhitungan nomor benang untuk sistem tidak langsung dapat dinyatakan dengan rumus umum seperti yang ditunjukkan oleh persamaan (2.9): P .............. (2.9) N UxB Keterangan : N U B P
: nomer benang : panjang benang dalam satu untaian standar : berat benang : panjang benang
Untuk penomoran dengan sistem Ne1 perhitungan nomor benang dapat dinyatakan dalam persamaan (2.10):
Ne1
panjang benang (yard) ………. (2.10) panjang untaian ( 1 hank 840 yard) x berat benang (lb)
Dalam dunia industri, penomeran benang kadangkala tidak seragam, oleh karena itu teknisi harus dapat mengkonversi berbagai nomer benang. Untuk mempermudah perhitungan nomer benang pada Tabel 2.1 disajikan konversi nomer benang dalam berbagai sistem penomeran.
Nomer Ne1 Nm Td Tex
Tabel 2.1 Konversi Nomer Benang Ne1 Nm Td 0,59 Nm 5315/Td 1,69 Ne1 9000/Td 5315/Ne1 9000/Nm 590/Ne1 1000/Nm Td/9
Tex 590/Tex 1000/Tex 9 tex -
PLPG Sertifikasi Guru
44
45
Rayon 110
Konversi Satuan berat : 1 pound (1lb) = 16 ons = 7000 grains = 453,6 gram Satuan panjang : 1 inci = 2,54 cm 1 yard = 3 kaki = 26 inci 1 lea = 120 yards 1hank = 7 lea = 840 yards = 768 m
C. MUTU BENANG Mutu benang atau kualitas dari benang ditentukan oleh nomer benang kekuatan benang, kerataan benang, kenampakan dan kehalusan atau penomeran benang.
1. Nomor Benang Nomor benang adalah suatu ukuran pada benang yang dapat menyatakan tebal tipisnya suatu benang atau kehalusan dan ketebalan dari benang yang dibuat. Kehalusan benang dinyatakan dengan cara pemberian nomer benang yang merupakan perbandingan antara berat dan panjang benang atau perbandingan antara panjang dengan berat tetap. Sistem penomeran benang terdiri dari dua yaitu : - Sistem panjang tetap (sistem langsung), penomeran terhadap panjang benang tetap - Sistem berat tetap (sistem tidak langsung), penomeran terhadap berat benang tetap. Dari sistem penomeran tersebut, apabila digunakan dengan sistem langsung, makin kecil nomer benang maka kehalusannya semakin tinggi seperti Tex dan Denier sebaliknya dengan sistem penomeran tidak langsung, makin besar nomernya maka makin tebal benangnya seperti penomeran Ne dan Nm.
2. Kekuatan Benang Kekuatan benang merupakan faktor yang sangat penting dalam pembuatan kain. Pada proses pertenunan benang akan mengalami tarikan-tarikan dan gesekan, sehingga untuk benang lusi sebelum digunakan pada proses pertenunan harus dikanji terlebih dahulu agar kekuatannya menjadi lebih tinggi. Kekuatan benang dipengaruhi oleh jenis serat, panjang serat,kehalusan serat, dan banyaknya antihan (twist). Kekuatan benang selain diperlukan untuk pembuatan kain, juga diperlukan apabila benang tersebut akan diproses lebih lanjut. Misalnya suatu benang akan PLPG Sertifikasi Guru
45
46
Rayon 110
diwarnai dengan cara dicelup oleh zat warna. Proses pewarnaan pada umumnya dilakukan dalam kondisi basah. Beberapa benang mempunyai kekuatan yang berbeda dalam kondisi basah dan kering, sehingga kekuatan benang perlu diketahui untuk dapat menyesuaikan mesin dan kondisi proses yang akan dilakukan Proses-proses seperti pengerjaan kimia seperti pemasakan, pengelantangan, pencelupan, penyempurnaan, oksidasi, pengaruh sinar matahari, penyimpanan yang terlalu lama dan juga adanya jamur pada benang akan sangat mempengaruhi kekuatan benang. Kekuatan benang dinyatakan dalam gram/helai atau kekuatan per bundel (lbs/lea) yang dapat diukur menggunakan alat uji kekuatan seperti Pendulum Tester, Instron dan sebagainya.
3. Kerataan Benang Kerataan benang sangat bergantung dari beberapa faktor yaitu panjang serat, kehalusan serat dan distribusi serat atau kesamaan jumlah serat yang ada pada penampang benang sepanjang benang. Apabila dibandingkan kerataan benang stapel dengan benang filamen, kerataan benang filamen pada umumnya sangat rata, sedangkan stapel umumnya kurang rata. Benang filamen sutera yang berasal dari alam mempunyai kerataan yang lebih rendah dari pada benang filamen yang berasal dari filamen sintetis. Kerataan benang dinyatakan dalam U% yang dapat diukur dengan menggunakan Uster Evenness Tester.
4. Antihan Benang Antihan benang seperti telah diketahui dapat mempengaruhi sifat fisika dari benang. Antihan yang diberikan akan menunjukkan penggunaan benang apakah sebagai benang lusi, pakan atau benang rajut. Jumlah antihan yang diberikan penting diketahui karena dengan mengetahui jumlah antihan maka kebutuhan untuk memproduksi benang dapat diketahui dan disiapkan. Disamping itu perubahan antihan akan merubah kecepatan dari rol , dengan demikian semakin tinggi antihan maka kecepatannya akan semakin lambat hal ini berarti jumlah produksi menjadai semakin kecil begitu pula sebaliknya semakin rendah antihan maka jumlah produksinya akan semakin besar. Arah antihan ada dua yaitu dari kanan kekiri disebut antihan Z dan dari kiri kekanan disebut dengan antihan S. Pada umumnya benang tunggal mempunyai antihan Z sedangkan benang dengan antihan S lebih banyak digunakan untuk benang gintir. Jumlah antihan yang diberikan pada benang dinyatakan dalam twist per inci (TPI). Besarnya TPI yang diberikan pada benang pintal secara umum seperti yang dinyatakan dalam persamaan (2.1) : TPI = K Ne1 Dengan K : Twist Faktor PLPG Sertifikasi Guru
46
47
Rayon 110
Antihan atau twist yang diberikan akan berpengaruh pada benang yaitu terhadap kekuatan tarik, mulur, pegangan, elatisistas, kilap, absorpsi, dan arah antihan. Penambahan jumlah antihan akan meningkatkan kekuatan tarik dari benang. Pada serat yang panjang kekuatan maksimum akan dicapai dengan twist faktor yang lebih rendah daripada serat pendek. Antihan atau twist yang tinggi akan meningkatkan mulur benang sebelum putus. Antihan atau twist yang rendah akan memberikan pegangan yang lembut, sedangkan twist yang tinggi akan memberikan pegangan yang kaku. Antihan atau twist yang rendah maka elastisitas benang akan rendah. Antihan atau twist yang tinggi akan mengurangi kilap dari benang. Antihan atau twist yang tinggi akan mengurangi absorpsi atau penyerapan pada benang karena benang semakin padat dan rongga antar benang semakin kecil. Pada konstruksi kain arah twist dapat mempengaruhi kenampakan kain. Bila arah twist benang lusi dan pakan sama maka kenampakan pada bahan memberikan garis twist yang bersilangan. Hal ini akan mengurangi kilau dari benang. Pada benang gintir dari benang tunggal yang arah twistnya sama digintir dengan arah twist berbeda dengan benang tunggalnya.
5. Pengujian Mutu Benang Pengujian mutu benang dilakukan untuk mengetahui sifat fisika dari benang secara kuantitatif, pengujian mutu benang meliputi kehalusan dan nomer benang, kekuatan, antihan, kerataan dan juga kenampakan. Pengujian mutu benang secara umum tidak sulit, namun kondisi, alat dan tempat penhujian yang dilakukan memerlukan kondisi yang standar, karena banyak faktor yang akan mempengaruhi hasil pengujian bila pengkondisian tidak standar. Faktor-faktor tersebut antara lain adalah suhu ruangan dan kelembabaan atau RH (Relatif humidity).
6. Pengujian Kehalusan Benang Pengujian kehalusan benang dilakukan antara lain dengan pengujian nomer benang. Seperti telah diketahui bahwa sistem penomeran ada berbagai macam namun pada dasarnya perhitungan untuk nomer benang pada prinsipnya adalah mengukur panjang dan beratnya. Pengukuran panjang dilakukan pada benang yang digulung dengan alat seperti kincir yang disebut alat reeling. Pengukuran berat dapat digunakan dengan neraca analitik. Perhitungan nomer benang kemudian dapat dilakukan sesuai dengan sistem nomer benang yang dikehendaki. Peralatan yang digunakan untuk pengujian kehalusan benang adalah kincir penggulung dengan kapasitas penggulungan 1 meter atau 1,5 yard tiap putarannya dan neraca anlitik dengan ketelitian penimbangan 0,1% dan skala baca dalam gram atau grain.
PLPG Sertifikasi Guru
47
48
Rayon 110
7. Pengujian Kekuatan Benang Kekuatan benang adalah menunjukkan kemampuan benang untuk dapat menahan gaya yang diberikan pada benang tersebut sampai putus. Pengujian kekuatan benang banyak digunakan untuk benang tunggal atau gintir, benang garu (carded yarn) maupun benang sisir (combed). Pengujian kekuatan benang juga dilakukan untuk mengetahui apakah benang tadi masih sesuai dengan kekuatan semula apabila benang tersebut telah mengalami proses – proses seperti pertenunan, pencelupan dan sebagainya. Pengujian Kekuatan benang ada dua macam yaitu pengujian kekuatan benang perberkas yang umumya dinyatakan per lea dan pengujian benang per helai. Pengujian kekuatan benang perhelai menujukkan tingkat ketelitian yang lebih baik apabila dibandingkan dengan pengujian kekuatan benang per berkas karena pengujian kekuatan per helai menunjukkan kekuatan benang yang sebenarnya dan juga titik-titik kelemahannya. Peralatan yang digunakan pada pengujian kekuatan tarik harus terdiri dari, peralatan untuk menghasilkan benang, peralatan untuk memegang contoh, dan peralatan untuk memegang contoh.
8. Pengujian Antihan atau Twist Pengujian antihan atau twist sangat penting dilakukan karena twist sangat berpengaruh terhadap sifat-sifat fisika dari benang, pemakaian benang apakah akan digunakan untuk benang lusi , pakan atau rajut. Dengan pengujian ini juga dapat diketahui apakah benang yang akan diuji ada stapel atau filamen kemudian apakah benang tersebut benang tunggal, gintir, kabel atau benang kabel. Pengujian atau pengukuran twist dapat dilakukan dengan mengukur jumlah twist pada benang dengan cara : - kontraksi twist (untwist-twist method) - pelurusan serat (untwist method) - pemutusan benang
9. Pengujian Kerataan dan Kenampakan Benang Kerataan merupakan faktor penting dalam menunjang mutu benang. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kerataan benang adalah kehalusan dan panjang serat. Panjang serat dan distribusi panjang serat akan mempengaruhi setting pada rol draft yang berakibat pada kerataan benang yang dihasilkan. Kehalusan serat berpengaruh pada kerataan, karena kehalusan menentukan jumlah serat pada penampang benang. Semakin halus benang maka jumlah benang pada ukuran penampang yang sama akan semakin banyak. Kerataan benang juga dipengaruhi oleh mesin-mesin baik itu karena kondisi mesin, penyetelan yang kurang baik serta pemeliharaan yang tidak terjaga semua ini akan menyebabkan cacat mekanik.
PLPG Sertifikasi Guru
48
49
Rayon 110
Pengujian kerataan benang dilakukan dengan mengukur kerataan benang hasil proses pemintalan. Alat uji yang digunakan adalah Uster EvennessTester .
D. TEST FORMATIF 1) Jelaskan klasifikasi benang berdasarkan jenisnya! 2) Jelaskan cara penomoran benang baik dengan cara langsung maupun cara tidak langsung! 3) Jelaskan prinsip cara pengujian kekuatan tarik benang! 4) Suatu benang yang memiliki panjang 1000 meter mempunyai berat 2 gram, ketika diuji kekuatan tarik, beban yang mampu ditahan adalah sebesar 0,9 kg, hitunglah kekuatan benang tersebut? 5) Suatu benang filamen mempunyai nomer benang Td.125(125 denier) panjang benang tersebut 500 meter, berapakah berat dari benang filemen tersebut?
PLPG Sertifikasi Guru
49
50
Rayon 110
BAB III POLIMER DAN PROSES POLIMERISASI Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk menjelaskan prinsip polimerisasi dan proses polimerisasi
A. PENDAHULUAN Polimer adalah molekul besar yang tersusun dari unit kimia kecil dan sederhana dan terikat secara ikatan kovalen. Unit kimia kecil dan sederhana disebut monomer. Unit kimia kecil yang berulang ditulis di dalam tanda kurung [ ] sedangkan gugus ujung yang spesifik ditulis di luar tanda kurung. Panjang rantai polimer ditentukan seberapa besar jumlah pengulangan monomer, ditulis dengan notasi “n” atau yang disebut Derajat polimerisasi (DP). Jumlah pengulangan monomer akan menunjukkan seberapa panjang rantai polimer yang terjadi. Jika pengulangan unit molekul hanya beberapa buah (umumnya di bawah 7) maka disebut oligomer. Cara penulisan polimer disajikan pada Gambar 3.1. CN H3C
CN
CH
CN
CH
CN
CH
CN
CH
CN
CH
CN
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
H
CN
H
CN
CH3
n
Gambar 3. 1 Cara Penulisan Polimer
B. PENGGOLONGAN POLIMER Penggolongan polimer dapat berdasarkan beberapa macam diantaranya berdasarkan sumbernya, bentuk polimer, sifat termal, cara pembuatan/ sintesis dan lain-lain.
1. Sumber Polimer Polimer dapat bersumber dari alam artinya keberadaannya sudah tersedia di alam. Contoh polimer alam ini adalah selulosa, protein, isoprena. Selain dari alam polimer juga dapat disintesis dari senyawa kimia. Contoh polimer buatan misalnya
PLPG Sertifikasi Guru
50
51
Rayon 110
polietilena tereftalat suatu poliester yang disintesis dari etilena glikol dan asam terftalat, poliakrilat hasil sintesis dari vinilsianida.
2. Bentuk Polimer Polimer linier merupakan polimer berantai lurus, tidak bercabang kecuali gugus substitusinya yang umumnya kecil. O H
H2 C
O
H2 C
O
O
C
C
OH
n
(a) Polietilena tereftalat O H2 C
H2N
H2 C
H N
O C
H2 C
H2 C
C
6
8
OH
n
(b) Nilon 6.10 Gambar 3. 2
Contoh Polimer Linier
Bentuk polimer yang linier menyebabkan rantai polimer mudah bergerak ketika dipanaskan yang dikenal dengan sifat termoplastis. Sifat termoplastik yang dimiliki polimer memudahkan pembentukan polimer dengan pemanasan. Salah satunya adalah pembentukan serat tekstil dengan metoda pemintalan leleh. Polimer bercabang merupakan polimer yang memiliki cabang yang cukup besar ukuran molekulnya selain rantai utama. Cl
CN
CN
CN Cl
Cl Cl Cl Cl
Cl Cl
Gambar 3. 3 Contoh Polimer Bercabang Adanya cabang-cabang pada rantai polimer menyebabkan polimer jenis ini relatif sukar dibentuk menjadi bentuk serat. Pembentukan menjadi serat masih memungkinkan jika cabang atau gugus substitusi yang dimilikinya relatif kecil. Polimer jaringan (network), polimer ini membentuk ikatan silang diantara rantai utama
PLPG Sertifikasi Guru
51
52
Rayon 110
HOOC
HOCH2CHCH2OH
+
COOH
OH
O
O
O
O
OC C OH
O
COCH2CHCH 2
COCH2CHCH 2
O
O C
O
O C O
O
OC
O
O
COCH2CHC H O
O
O C
O
COCH2CHCH 2 O
Gambar 3. 4 Contoh Polimer Jaringan Polimer jaringan mempunyai sifat yang kaku, keras dan sukar dibentuk.Hal ini disebabkan adanya ikatan silang diantara rantai molekul sehingga seolah-olah rantai molekul saling ”terpegang” sehingga sulit untuk bergerak. Pembentukan dapat dilakukan saat pemanasan pertama sebelum terbentuk ikatan silang, polimer dibentuk dengan metoda RIM(Reaction Injection Molding), setelah terbentuk dan terjadi ikatan silang, bentuk yang dihasilkan sukar untuk dirubah kembali. Contoh penggunaan polimer berikat silang ini adalah peralatan makan yang terbuat dari melamin. Polimer berikat silang tidak dapat dibuat menjadi serat tekstil.
3. Sifat termal polimer a. Polimer termoplastis Polimer termoplastis memiliki sifat mudah larut dalam pelarut, melunak dan melebur jika dipanaskan. Polimer tersebut merupakan polimer linier atau bercabang dengan gugus samping kecil. b. Polimer termosetting Polimer termosetting umumnya berupa polimer berikatsilang. Polimer tersebut sulit atau tidak melarut, hanya melunak dalam pelarut, memiliki massa molekul besar.
PLPG Sertifikasi Guru
52
53
Rayon 110
C. DERAJAT POLIMERISASI Derajat Polimerisasi menyatakan panjang rantai atau jumlah unit kimia yang berulang, umumnya dinayatakan dalam huruf n dibelakang penulisan monomer seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.5. Besar ”n” menentukan besarnya massa molekul polimer, dan merupakan jumlah total unit struktur, termasuk gugus ujung CH2OH H H OH H
H
OH
OH
H
O H
O H
H
OH
H
H O CH2OH
n
Gambar 3. 5 Selulosa Contoh, pada selulosa, jika n 500, massa monomer 180, maka massa molekul polimer tersebut : 500 x 180 = 90.000. Panjang rantai polimer tidak seluruhnya sama, tetapi hampir selalu bervariasi , oleh karena itu derajat polimerisasi dinyatakan dalam derajat polimerisasi rata-rata.
D. PROSES POLIMERISASI Proses Polimerisasi adalah proses pembentukan polimer dari monomer melalui reaksi polimerisasi. Polimerisasi dapat terjadi dengan model bertahap (reaksi tahap atau pertimbuhan rantai ) dan atau propagasi atau pertumbuhan rantai (reaksi rantai atau pertumbuhan rantai). Sintesis polimer berdasarkan reaksi yang terjadi dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu Polimer kondensasi dan polimerisasi rantai.
1. Polimer Kondensasi Polimer kondensasi merupakan polimer hasil reaksi kondensasi dari monomermonomernya saat berpolimerisasi. Polimerisasi bertahap terjadi dalam dua cara yang pertama(a) karena masing-masing molekul memiliki dua gugus fungsi reaktif, dan yang kedua(b) karena masing-masing monomer memiliki dua gugus fungsi, seperti yang disajikan pada Gambar berikut. O HO
H2 C
COOH
T
C
H2 C
O
+
H2O
H N
+
H2O
5
O H2N
H2 C
COOH
T
C
H2 C 5
Gambar 3.6 Reaksi Polimerisasi Bertahap Dari Senyawa Yang Memiliki Dua Gugus Fungsi Pada Masing-Masing Molekul
PLPG Sertifikasi Guru
53
54
Rayon 110
H2N
H2 C
H2 C
H N
H2 C
H2 C
NH2
O
O
ClCO
OCCl
+
O
O
T ,katalis OC
NHCO
O H N
H2 C
H2 C
O OC
NHCO
n
Gambar 3.7 Reaksi Polimerisasi Bertahap Dari Monomer Yang Memiliki Dua Gugus Fungsi Pada Masing-Masing Monomer. Pada polimerisasi bertahap massa molekul bertambah sedikit demi sedikit meskipun konversi monomer tinggi. Hasil reaksi berupa senyawa / molekul yang mempunyai massa molekul dua kali semula. Apabila senyawa dua molekul ini bereaksi dengan cara yang sama akan terbentuk molekul baru yang mempunyai massa molekul empat kali semula dan seterusnya sehingga terbentuk suatu senyawa yang mempunyai rantai panjang dan massa molekul uang sangat besar. Contoh polimerisasi bertahap disajikan pada Gambar berikut. H2N
H2 H2 C C
H N
OCCl
O H N
O
O
O H2 H2 C C NH2 + ClCO
O OC
NHCO
H2 H2 C C
N H
H2 H2 C C
O OC
NHCO
O
O
OC
NHCO
dst O H N
H2 C
H2 C
NHCO
O OC n
Gambar 3. 8 Contoh Reaksi Polimerisasi Bertahap a. Ciri-ciri polimerisasi bertahap/ polimerisasi kondensasi 1) Polimer terbentuk dari monomer difungsional, pengertian monomer dapat berupa : - Senyawa/ molekul yang memiliki dua gugus reaktif - Monomer yang memiliki dua gugus fungsi PLPG Sertifikasi Guru
54
55
Rayon 110
2) Jika monomer memiliki lebih dari dua gugus fungsi akan terbentuk polimer jaringan sehingga akan menyulitkan proses pembentukan polimer (lihat gambar struktur polimer jaringan). 3) Pada akhir reaksi polimerisasi, gugus fungsi tetap ada 4) Massa molekul naik secara perlahan-lahan (bertahap) b. Kelemahan Polimerisasi Tahap 1) Sulit diperoleh massa molekul yang tinggi, oleh karena itu perlu penghilangan produk samping agar diperoleh produk reaksi yang tinggi. O H2N
H2 C
T
COOH
H2 C
C
H N
+
H2O
n
5
Molekul air harus selalu diambil, misalnya dengan destilasi agar reaksi bergeser ke kanan, sehingga dihasilkan produk reaksi yang besar. 2) Kecenderungan membentuk senyawa siklik yang beranggotakan 5 atau 6 molekul.
c. Cara Mengatur Massa Molekul Polimerisasi Tahap Pengaturan massa molekul pada polimerisasi tahap dapat dilakukan dengan cara: - Pendinginan secepat mungkin saat viskositas intrinsik tercapai, sehingga laju reaksi berhenti - Membuat campuran tidak equivalent - Menambah gugus senyawa dengan gugus fungsional
2. Polimerisasi Rantai (Chain Polymerisation) Reaksi terjadi di dalam rantai, oleh karena itu disebut polimerisasi rantai. Polimer disintesis melalui reaksi adisi ikatan rangkap.
Cl H3C
H
H
H
H
C
C
C
C
H
Cl
H
Cl
Cl
CH
Cl
CH
Cl
CH
n
Cl
CH
Cl
CH
CH3
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
CH
H
H
H
H
H
H
H
Cl
Gambar 3.9 Contoh Reaksi Polimerisasi Rantai
PLPG Sertifikasi Guru
55
56
Rayon 110
Polimerisasi terjadi pada ujung rantai yang tumbuh dan melibatkan dua tahap kinetik yang berbeda, yaitu inisiasi dan propagasi. Pada reaksi inisiasi diperlukan inisiator agar monomer reaktif untuk memulai suatu reaksi polimerisasi, sehingga pertumbuhan rantai karena reaksi propagasi pada ujung rantai akan terus berlangsung sampai terjadi reaksi terminasi, yaitu mentidakaktifkan ujung rantai yang reaktif. Reaksi terjadi pada ujung rantai menyebabkan massa molekul bertambah dengan cepat meskipun sisa monomer masih cukup banyak. a. Ciri Polimerisasi Adisi Polimerisasi adisi memiliki ciri-ciri khas yaitu: - Monomer mempunyai ikatan rangkap - Untuk dapat terjadi pertumbuhan rantai memerlukan inisiator agar terjadi pembentukan gugus reaktif - Polimerisasi terjadi secara cepat - Dapat mencapai massa molekul yang besar
b. Tahapan Reaksi Polimerisasi Adisi Inisiasi : pembentukan pusat aktif dengan radikal atau ion. I + Ro CH2 = CHX + Ro
IRo R – CH2 – CoHX
HA + CH2 = CHX H3C – C+ HX Propagasi : pertumbuhan rantai R – CH2 – CoHX + CH2 = CHX R – CH2 – CHX – CH2 – CoHX ……………………..dst. H3C – C+ HX + CH2 = CHX
H3C – CH2 – CHX – CH2 – C+ HX
……………..dst.
Terminasi : penghentian reaksi, dapat dilakukan dengan cara : Penggabungan (copling): R – CH2 – CHX – CH2 – CoHX + XHoC – CH2 – R R – CH2 – CHX – CH2 – CHX – XHC – CH2 – R Alih rantai ( disproporsionationi ) R – CH2 – CHX – CH2 – CoHX + XHoC – CH2 – R R – CH2 – CHX – CH2 – C2HX + XHC = CH – R
PLPG Sertifikasi Guru
56
57
Rayon 110
Tabel 3.1 Perbandingan Polimerisasi Tahap Dan Rantai Polimerisasi tahap Polimerisasi rantai Pertumbuhan terjadi pada seluruh matrik, melalui reaksi monomer, oligomer – polimer. DP rendah sampai sedang. Monomer dikonsumsi dengan cepat tetapi massa molekul bertambah dengan perlahan-lahan. Mekanisme pertumbuhan seragam, tidak perlu inisiator. Tidak ada terminasi, tetap terdapat gugus ujung yang aktif .
Pertumbuhan terjadi melalui unit monomer berturut-turut tumbuh. DP tinggi Konsumsi monomer lambat, tetapi pertumbuhan massa molekul cepat. Mekanisme inisiasi, propagasi dan terminasi berbeda. Saat terminasi gugus reaktif habis
E. STRUKTUR POLIMER Susunan rantai polimer di dalam serat berupa gabungan dari rantai-rantai polimer yang terdiri dari bagian-bagian teratur dan bagian – bagian tidak teratur. Bagian yang teratur disebut daerah kristalin, sedangkan bagian – bagian tidak teratur disebut bagian amorf. Bagian kristalin dan amorf dari susunan rantai molekul disajikan pada berikut.
Gambar 3.10 Susunan Rantai Polimer Pada daerah kristalin rantai-rantai polimer tersusun dengan rapat, sehingga timbul gaya tarik antar molekulnya menyebabkan susunan molekul di daerah kristalin sulit untuk berubah. Adanya susunan yang rapat pada daerah kristalin akan mempengaruhi sifat mekanik polimer yang dihasilkan. Semakin besar daerah kristalin semakin besar kemampuan polimer menahan gaya, tetapi dengan susunan kristalin yang rapat polimer menjadi kaku dan getas. Daerah amorf memiliki susunan rantai polimer yang tidak teratur sehingga lebih longgar satu sama lain. Susunan yang tidak rapat selainkan memudahkan PLPG Sertifikasi Guru
57
58
Rayon 110
molekul bergerak lebih leluasa juga memungkinkan masuknya molekul lain misalnya air atau zat warna ke dalam daerah amorf tersebut. Perbandingan luas daerah kristalin dengan daerah amorf disebut derajat kristalinitas. Serat yang memiliki derajat kristalinitas yang tinggi akan memiliki kekuatan tarik yang tinggi, tetapi bersifat getas atau memiliki mulur saat putus yang rendah. Adanya daerah amorf pada serat menyebabkan serat dapat diwarnai dengan pencelupan atau pencapan. Pada daerah kristalin rantai molekul yang tersusun teratur sama lain masih memiliki orientasi atau arah rantai yang tidak selalu sama. Pada pengolahan polimer kadangkala diperlukan keteraturan arah dari kristalin pada satu aruh tertentu. Pada polimer serat keteraturan arah tersebut umumnya mengarah kepada sumbu serat. Dengan mengarahkan rantai-rantai polimer searah sumbu serat akan menaikkan kekuatan dan kilau serat, tetapi menurunkan sifat elastisnya sehingga serat menjadi kaku dan getas. Kesejajaran rantai molekul searah sumbu serat disebut derajat orientasi. Untuk mendapatkan atau menaikkan derajat orientasi dapat dilakukan dengan proses penarikan. Dengan adanya proses penarikan maka rantai polimer akan cenderung mengatur diri searah dengan arah penarikan, sehingga didapatkan susunan molekul yang lebih teratur. Susunan rantai molekul sebelum dan sesudah penarikan disajikan pada Gambar berikut.
(a) (b) Gambar 3.11 Susunan Rantai Polimer (a) Sebelum dan (b) Sesudah penarikan
F. TEST FORMATIF 1) Jelaskan cara monomer berpolimerisasi ( penggolongan polimer berdasarkan cara polimerisasi) 2) Jelaskan pemnggolongan polimer berdasarkan sifat termalnya 3) Jelaskan apa yang dimaksud dengan derajat kristalinitas, derajat orientasi dan derajat polimerisasi 4) Bagaimana cara pengaturan massa molekul pada polimerisasi kondensasi 5) Jelaskan pengaruh kristalinitas terhadap sifat polimer
PLPG Sertifikasi Guru
58
59
Rayon 110
BAB IV PEMBUATAN SERAT Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk : Menjelaskan prinsip pemintalan leleh, basah dan kering Menjelaskan prinsip pembuatan serat rayon Menjelaskan prinsip pembuatan serat poliester Menjelaskan prinsip pembuatan benang tekstur
A. PENDAHULUAN Saat ini sebagian besar tekstil terbuat dari serat buatan, hal ini disebabkan semakin banyak penduduk semakin banyak pula kebutuhan akan bahan tekstil baik sandang maupun non sandang, sementara sumber daya alam yang menghasilkan serat yang merupakan bahan baku tekstil tidak mencukupinya untuk memenuhi kebutuhan tersebut. Bahan baku serat buatan dapat berasal dari alam misalnya kayu pinus atau bahan alam lainnya misalnya kedelai, jagung, protein hewani dan sebagainya. Bahan baku dari alam artinya polimer sebagai bahan baku telah tersedia di alam, tetapi bentuknya belum berupa serat. Untuk mendapatkan bentuk serat harus dilakukan proses pembuatan serat yang disebut pemintalan serat buatan. Contoh serat ini adalah rayon viskosa, serat kedelai, jagung dan lainnya. Selain berasal dari alam, bahan baku serat juga dapat dibuat dari polimer sintetis. Polimer sintetis artinya polimer sebagai bahan baku seratnya belum tersedia di alam tetapi harus dilakukan suatu sintesis polimer untuk menghasilkan bahan baku serat. Contoh serat ini misalnya poliester, poliamida dan poliakrilat.
B. PEMINTALAN SERAT BUATAN Pemintalan serat buatan yang dimaksud bukanlah pemintalan serat menjadi benang, tetapi proses pembentukan polimer menjadi bentuk serat. Metoda yang digunakan secara umum dikenal dengan teknik ekstrusi (extrution). Pada metoda pembentukan polimer dengan cara ekstrusi, cairan atau larutan polimer ditekan pada suatu bejana sehingga keluar melalui lubang kecil yang disebut spineret. Spineret adalah suatu bejana berlubang mirip saringan dengan diameter lubang yang sangat kecil, umumnya dengan ukuran tiap lubang hanya beberapa mikron. Gambar sederhana dari spineret disajikan pada gambar di bawah ini.
PLPG Sertifikasi Guru
59
60
Rayon 110
Gambar 4. 1 Spineret Agar Polimer dapat melewati lubang spineret yang sangat kecil, polimer harus dalam bentuk cairan. Pengubahan polimer pada menjadi bentuk cairan dapat dilakukan dengan dua metoda tergantung kepada sifat bahan baku polimer. Polimer termoplastis yang mempunyai titik leleh jauh di bawah temperatur dekomposisi polimer, pencairan polimer dapat dilakukan dengan pemanasan pada temperatur sedikit di atas temperatur leleh polimer yang bersangkutan. Untuk polimer yang tidak meleleh atau polimer dengan titik leleh mendekati atau diatas temperatur dekompoisisi proses pemanasan pada temperatur tinggi harus dihindari, oleh karena itu pencairan dapat dilakukan dengan melarutkan polimer pada pelarut yang sesuai. Setelah keluar dari lubang spineret polimer harus langsung memadat kembali, untuk menghindari bersatunya kembali filamen yang keluar dari luang spineret. Pemadatan kembali polimer cair dapat dilakukan dengan cara mendinginkan polimer yang telah dipanaskan dalam pencairannya atau dengan cara pengambilan kembali pelarut yang ditambahkan saat polimer dilarutkan. Berdasarkan proses pencairan dan pemadatan kembali polimer pada pembuatan serat dikenal tiga cara pembuatan serat yaitu : pemintalan leleh, pemintalan kering dan pemintalan basah. Diagram pembuatan serat disajikan pada gambar 4.2 berikut. Pemintalan leleh : dilakukan jika bahan baku polimer mudah dilelehkan dan tidak rusak oleh panas, setelah lelehan polimer melewati spineret polimer didinginkan dengan tiupan udara dingin. Pemintalan kering : dilakukan pada polimer yang sukar meleleh atau tidak tahan panas. Polimer dilarutkan dengan pelarut yang mudah menguap. Untuk memadatkan serat yang keluar dari spineret dilakukan dengan menguapkan pelarut pada temperatur yang sesuai. Pemintalan basah : pada proses pelarutan polimer, jika pelarut yang digunakan sulit untuk diuapkan (misalkan titik didih yang terlalu tinggi) penghilangan pelarut dapat dilakukan dengan proses koagulasi.
PLPG Sertifikasi Guru
60
61
Rayon 110
Polimer(padat)
dilelehkan
dicairkan
dilarutkan
Polimer (cair)
diekstrusi melalui spineret
pendinginan udara
dipadatkan
penguapan pelarut
koagulasi
Filamen/ serat
Pemintalan leleh
Pemintalan kering
Pemintalan basah
Gambar 4. 2 Diagram Pemintalan Serat Buatan
C. PEMINTALAN LELEH Pemintalan leleh dilakukan dengan cara memanaskan polimer dalam bentuk chips dalam suatu hoper pada temperatur diatas temperatur lelehnya. Lelehan polimer kemudian ditekan dengan proses ekstrusi ataupun dengan bantuan gear pump hingga keluar melalui lubang spineret di dalam spineret pack. Skema proses spinning dapat dilihat pada Gambar 4.3.
PLPG Sertifikasi Guru
61
62
Rayon 110
Gambar 4.3 Skema Pemintalan Leleh Setelah keluar dari lubang filament, filament melewati ruang pendingin (quench room) untuk didinginkan dengan bantuan hembusan udara dingin. Degradasi polimer harus dihindari, untuk itu digunakan udara yang tidak mengandung oksigen yaitu gas nitrogen. Selanjutnya filament dilakukan penarikan dan penggulungan pada filament yang dikenal dengan proses take up. Setelah proses take up dilakukan peregangan untuk mengatur derajat orientasi dari polimer agar terjadi kenaikan kekuatan serat yang memadai. Pada saat polimer dalam bentuk cair keluar dari lubang spineret susunan rantai dalam bentuk tidak terorientasi. Proses penarikan menyebabkan terjadinya pengecilan diameter serta diikuti pengaturan susunan rantai molekul. Selanjutnya terjadi deformasi plastis pada titik luluh yang dikenal dengan istilah necking deformation. Saat ini orientasi molekul lebih tinggi dibandingkan sebelumnya. Saat take up pengecilan diameter telah selesai dan terjadi kritalisasi dengan bentuk rantai molekul yang telah terorientasi sesuai dengan kondisi take up.
1. Ekstruder Polimer padat dalam bentuk Chips dimasukkan ke dalam ekstruder secara gravitasi. Extruder tersusun atas pipa silinder yang dilengkapi pemanas dan screw di dalamnya. PLPG Sertifikasi Guru
62
63
Rayon 110
Gambar 4. 4 Ekstruder Ekstruder memiliki ruang pemanas bertingkat dengan suhu sedikit dibawah titik leleh polimer sampai 63ilament63re diatas 63ilament63re diatas titik leleh polimer. Tujuan pemanasan bertingkat adalah mendapatkan pelelehan chips yang sempurna. Chips dilelehkan dengan pemanasan dan tekanan tinggi karena adanya penekanan ulir(screwing). Pemanas pada pipa silinder menggunakan elemen pemanas listrik. Lelehan chips dari ekstruder dialirkan ke filter, pada bagian ini umumnya terdapat sensor elektronik yang mengatur viskositas lelehan polimer agar tidak menggumpal. Lelehan polimer kemudian dengan bantuan spin pump didistribusikan ke tiap-tiap posisi spinning.
2. Pemintalan (Spinning) Pada tahap ini lelehan polimer diubah menjadi filament yang mempunyai ukuran seragam. Lelehan polimer diatur laju distribusinya ke posisi spinning dengan kecepatan aliran yang diatur oleh suatu pompa gear pump. Pada tiap bagian/ line umumnya terdapat beberapa posisi spinning dan pada setiap posisi terdapat satu spin pack. Pada spin pack terdapat spineret yang memiliki lubang-lubang dengan ukuran beberapa mikron.
Gambar 4.5 Contoh Beberapa Spinneret PLPG Sertifikasi Guru
63
64
Rayon 110
Filamen yang dihasilkan dari spineret didinginkan melalui quenching air dengan semburan udara dingin dengan kecepatan tertentu bergantung kepada kehalusan serat yang diinginkan. Kecepatan udara pendingin harus dijaga agar tetap stabil karena perubahan kecepatan udara pendingin akan mempengaruhi kualitas filamen yang terbentuk.
Gambar 4.6 Pendinginan Filamen pada Quench Box
D. PEMINTALAN KERING Pemintalan kering dilakukan untuk bahan baku serat yang tidak dapat dilelehkan. Pencairan polimer dilakukan dengan melarutkan polimer pada pelarut yang sesuai. Skema pemintalan kering dapat dilihat pada Gambar 4.7 Larutan polimer disemprotkan melalui lubang spineret yang berada di ruang pemanas, sehingga begitu keluar dari lubang spineret pelarut akan menguap akibatnya filamen memadat karena hilangnya pelarut. Pada saat keluar dari lubang spineret filamen yang akan memadat ditarik oleh pasangan rol, sehingga terjadi pertambahan panjang atau pengecilan diameter. Namun variasi penarikan yang dilakukan selama filamen didalam ruang pemanas tidak sebesar pada pemintalan leleh, sehingga variasi kehalusan filamen yang dihasilkan tidak semata-mata dtentukan oleh variasi kecepatan rol penarik melainkan juga dioengaruhi oleh besar kecilnya lubang spineret. Pada pemintalan kering, karena pengambilan pelarut dilakukan dengan cara penguapan maka pemilihan pelarut harus tepat. Pelarut yang dipilih harus mempunyai titik didih yang rendah yang artinya mudah menguap. Hal ini untuk memudahkan penguapan sehingga tidak diperlukan suhu yang terlalu tinggi untuk menghilangkan pelarut dari filamen yang terbentuk.
PLPG Sertifikasi Guru
64
65
Rayon 110
Gambar 4.7 Skema Pemintalan Kering
E. PEMINTALAN BASAH Pemintalan basah dilakukan pada serat yang berbahan baku sukar untuk dilelehkan, dan pelarut yang digunakan sukar untuk diuapkan. Diagram pemintalan basah disajikan pada gambar 4.8. Pemintalan basah mempunyai kelebihan dibandingkan dua pemintalan yang sebelumnya yaitu dapat dilakukan pada suhu ruang, sehingga dapat dilakukan penghematan energi panas yang digunakan. Pada pemintalan basah pengambilan pelarut dilakukan dengan melewatkan polimer pada larutan kimia sehingga terjadi proses koagulasi dari polimer yang mengakibatkan polimer memadat. Pemintalan dilakukan dengan menyemprotkan PLPG Sertifikasi Guru
65
66
Rayon 110
larutan polimer melalui lubang spineret yang berada di dalam larutan koagulasi. Saat keluar dari lubang spineret permukaan serat akan bersentuhan dengan larutan koagulasi sehingga terjadi pemadatan polimer menjdi filamen. Pada saat polimer bersentuhan dengan larutan koagulasi terjadi gabungan berbagai peristiwa kimia mapupun fisika yaitu terjadinya peristiwa difusi dari pelarut ke larutan koagulasi diikuti peristiwa osmosis pelarut ke larutan koagulasi melalui lapisan kulit luar yang terbentuk lebih dahulu maupun peristiwa pengendapan oleh adanya elektrolit di dalam larutan koagulasi.
Gambar 4.8. Diagram Pemintalan Basah PLPG Sertifikasi Guru
66
67
Rayon 110
Proses pemintalan umumnya dilakukan pada pembuatan serat dengan bahan baku berasal dari polimer alam, seperti protein, selulosa, ataupun karbohidrat lain yaitu alginat dan kitin. Beberapa polimer buatan juga ada yang dipintal dengan pemintalan basah. Bahan baku polimer yang dipintal dengan pemintalan basah umumnya merupakan polimer yang sukar meleleh atau jika dipanaskan tidak meleleh tetapi cenderung menjadi rusak yang disebut terdekomposisi pada suhu tinggi. Beberapa serat yang dipintal dengan pemintalan basah disajikan pada Tabel 4.1 Tabel 4.1. Serat yang Dipintal dengan Pemintalan Basah Serat
Pelarut
Rayon kuproamonium Rayon viskosa Lyocel Kasein Zein
Kuproampnium hidroksida Alkali NMMO
Larutan koagulasi Asam dan air Asam Air
NaOH
Formaldehid
PVC PVA Kevlar
Aseton Air Panas Asam sulfat
Air Natrium sulfat Asam sulfat encer
Polimer
Selulosa
Protein
Sintetik
Pada proses pemintalan basah terdiri dari tiga proses utama yaitu pelarutan polimer, penyemprotan larutan polimer melalui lubang spinneret diikuti pemadatan polimer dalam larutan koagulasi. Pada proses pelarutan polimer, polimer yang akan dilarutkan ditambahkan suatu pelarut yang sesuai kemudian terjadi pencampuran antara polimer dan pelarut secara homogen. Proses pelarutan polimer terdiri dari dua tahap yaitu mula-mula terjadi penggembungan polimer oleh pelarut yang kemudian diikuti dengan proses pelarutan polimer. Proses pemintalan basah adalah memadatkan larutan polimer menjadi serat yang memiliki bentuk halus dan perbandingan panjang dan diameter yang sangat besar. Untuk mendapatkan bentuk serat maka pada saat pemadatan polimer dilakukan suatu proses penyemprotan larutan polimer melalui lubang spineret. Agar dapat mempertahankan bentuk serat, segera setelah melewati lubang spineret polimer harus memadat. Pemadatan dilakukan dengan proses koagulasi larutan polimer sehingga terjadi pemadatan. Agar dapat langsung memadat spineret diletakan di dalam bak larutan koagulasi seperti yang digambarkan pada Gambar 4.9 berikut, sehingga begitu keluar dari lubang spineret polimer langsung memadat melalui mekanisme koagulasi.
PLPG Sertifikasi Guru
67
68
Rayon 110
Gambar 4.9 Pemadatan filamen di dalam bak larutan koagulasi Didalam proses pemintalan, pembuatan filamen dilakukan tidak satu persatu filamen, tetapi sekaligus berpuluh-puluh filamen. Satu spinpack terdiri dari beberapa lubang spineret, sehinga dapat menghasilkan lebih dari satu filamen. Ketika filamen-filamen keluar dari lubang spineret, filamen terpisah satu sama lain oleh larutan koagulasi. Ketika melewati rol pengantar pertama yang berada di luar larutan koagulasi, kadang kala filamen lengket satu sama lain, hal ini disebabkan proses pemadatan oleh larutan koagulai belum sempurna. Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan penambahan zat yang dapat melapisi serat ketika keluar dari larutan koagulasi, contohnya adalah emulsi lemak. Pada industri pembuatan serat sintetis atau semi sintetis, serat dapat diperoleh dengan cara pemintalan basah atau pemintalan leleh. Bahan baku pemintalan leleh disebut chips, bahan baku pemintalan basah disebut pulp.
F. PROSES PEMBUATAN RAYON VISKOSA 1. Persiapan Bahan Baku Pulp Persiapan bahan baku pulp agak berbeda dengan persiapan bahan baku chips. Pada persiapan pulp tidak perlu dilakukan sintesis polimer untuk menghasilkan pulp sebagaimana seperti yang dilakukan pada persiapan bahan baku chips. Hal ini disebabkan polimer dari pulp sudah tersedia di alam yaitu selulosa. Selulosa yang akan digunakan sebagai bahan baku pulp berasal dari kayu tanaman pinus, sehingga diperlukan suatu proses untuk menghasilkan pulp.
PLPG Sertifikasi Guru
68
69
Rayon 110
2.
Proses Pembuatan Pulp
Pulp sebagai bahan baku serat rayon diambil dari pohon kayu, diantaranya pohon kayu pinus. Bahan kayu pohon pinus masih mengandung senyawa selain selulosa. Kandungan senyawa yang ada pada pohon pinus dicantumkan pada Tabel 4.2 Senyawa lain selain selulosa harus dihilangkan, oleh karena itu untuk memperoleh selulosa dari pohon kayu dapat dilakukan dengan metoda mengekstraksi, sehingga diperoleh senyawa selulosa hasil pemisahan dari pohon kayu. Tabel 4.2 Komposisi Senyawa Pada Kayu Pinus Senyawa Komposisi (%) Selulosa 40 Hemiselulosa 30 Lignin 28 Zat lain 2
3.
Proses pembuatan serpihan kayu
Pertama-tama kayu dipotong-potong dan dikuliti. Potongan kayu selanjutnya dibuat serpihan- serpihan kecil dengan bantuan chipper. Ukuran chip sekitar 2 x 2 x 0,5 cm. Kemudian serpihan kayu tersebut disortir dengan menggunakan pengayak (sieving). Serpihan kayu yang memenuhi syarat disimpan di gudang penyimpanan selama beberapa hari. Tujuan penyimpanan adalah agar getah-getah dari pohon keluar secara perlahan-lahan. Proses pemotongan kayu sampai menjadi serpihan chips disajikan pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Proses Pembuatan Chips Kayu Dari Batang Tanaman Serpihan kayu yang akan diproses di bawa ke bejana pemasak (digester/ cooker tank) dengan bantuan conveyor. Pada tanki pemasak ditambahkan larutan magnesium bisulfit sebagai zat pemasak, untuk menghilangkan hemi selulosa. Proses pemasakan dilakukan pada bejana tertutup dengan tekanan 8 Bar selama 8 jam pada suhu 150oC. Hasil proses pemasakan berupa suspensi selulosa PLPG Sertifikasi Guru
69
70
Rayon 110
4.
Proses Pembuatan Lembaran Pulp
Pada selulosa hasil pemasakan dilakukan proses penyaringan kembali untuk membersihkan kotoran-kotoran yang masih terbawa. Kemudian dilanjutkan dengan melakukan proses pengelantangan menggunakan larutan hydrogen peroksida dan NaOH, yang berfungsi selain untuk mengoksidasi pigmen-igmen menjadi senyawa yang tidak berwarna, juga melarutkan hemi selulosa dalam larutan alkali. Selulosa yang telah selesai diproses dimasukkan ke dalam alat pemeras air untuk mengurangi kadar air yang dikandungnya, pengurangan kadar air dapat mencapai 50 % dari semula. Hasil proses pemerasan kemudian dibuat lembaran dengan cara pengepresan dan dilakukan proses pengeringan lebih lanjut hingga kadar airnya tinggal 10%. Pulp yang dihasilkan dapat dikirim ke schreeder untuk dicabik-cabik dan langsung digunakan untuk pembuatan viskosa tanpa dibuat lembaran pulp.
Gambar 4.11 Diagram Alir Pembuatan Pulp
5.
Penimbangan Pulp
Pulp yang dihasilkan dipisahkan menurut kualitas yang sama. Sebelum digunakan pulp yang akan digunakan diuji dahulu kualitasnya antara lain, kandungan selulosa, kandungan abu, kandungan kelembaban dan lain-lain. Pulp yang akan digunakan ditimbang sesuai kebutuhan dan diletakan pada drum yang akan mengangkut ke tempat pelarutan. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam proses persiapan pulp adalah sebagai berikut: Pulp yang ditimbang harus mempunyai kualitas yang seragam, hal ini dapat dilakukan pengujian kualitas di laboratorium. Pada saat menimbang harus diperhatikan akurasi alat neraca, neraca dipastikan pada kondisi setimbang sebelum pulp dimasukkan dalam alat timbang. PLPG Sertifikasi Guru
70
71
-
Rayon 110
Pada saat menimbang maupun mengangkut pulp ke tempat produksi pulp harus terjaga kebersihannya.
Pulp sebagai bahan baku pembuatan serat rayon kemudian diolah melalui pemintalan basah menjadi serat rayon. Alur proses pembuatan rayon disajikan pada gambar berikut ini.
Sumber : modifikasi proses dari industri rayon di PT’x” Gambar 4.12 Alur Proses Pembuatan Rayon Viskosa
6.
Proses Pembuatan Alkali Selulosa ( Alkalisasi)
Proses alkalisasi adalah proses pembentukan alkali selulosa yang diperoleh dari reaksi antar pulp dengan larutan NaOH 18 %. Tujuan proses alkalisasi adalah membentuk slurry alkali selulosa, penggelembungan selulosa, menghilangkan kotoran dan melarutkan hemiselulosa dengan NaOH . Hemi selulosa dapat larut dalam NaOH karena memiliki derajat polimerisasi yang sangat kecil. Reaksi pemebntukan selulosa alkali adalah sebagai berikut : (C6H10O5)n + nNaOH
(C6H9O4ONa)n + H2O
(Selulosa)
(Alkali selulosa)
Lembaran-lembaran pulp dimasukkan ke masing-masing pulper melalui pulp feeder. Ke dalam pulper ditambahkan katalis MnSO4 dan NaOH. Penambahan NaOH mengakibatkan pulp menjadi hancur membentuk slurry alkali selulosa. Slurry alkali selulosa, dari pulper dipompakan ke slurry tank agar pembentukan alkali selulosa dan pelarutan hemiselulosa berlangsung sempurna. Adanya proses pengadukan pada pulper secara kontinyu juga membantu pendistribusian pulp menjadi lebih merata sehingga terbentuk slurry alkali selulosa PLPG Sertifikasi Guru
71
72
Rayon 110
yang lebih homogen. Slurry alkali selulosa dari slurry tank dipompakan ke dalam slurry press untuk menghilangkan kelebihan NaOH yang menempel pada permukaan selulosa. Dari slurry press, gumpalan alkali selulosa disuapkan ke dalam pre schredder yang kemudian dikirim ke schredder. Di dalam schredder, gumpalan alkali selulosa dicabik-cabik membentuk serbuk alkali selulosa yang disebut crumb. Gambar mesin pulper, slurry press dan schredder dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 4.13 Pulper
Gambar 4.14 Slurry Press dan Shredder
7.
Proses Pemeraman Alkali Selulosa
Proses pemeraman alkali selulosa bertujuan untuk menurunkan derajat polimerisasi rantai molekul polimer selulosa atau disebut juga depolimerisasi dari (1000 – 1200) menjadi (300 – 500), pada derajat polimerisasi ini diharapkan menghasilkan larutan viskosa yang ideal untuk pemintalan. PLPG Sertifikasi Guru
72
73
Rayon 110
Proses pemeraman alkali selulosa berlangsung dalam aging drum yang dilengkapi dengan heat exchanger untuk mengatur suhu didalam ruangan aging drum. Aging drum berbentuk silinder yang dipasang horizontal dengan sudut kemiringan tertentu agar larutan alkali terditribusi merata diantara crumb. Waktu pemeraman dan suhu adalah faktor-faktor yang sangat berpengaruh pada proses ini. Aging drum terbagi menjadi 5 ruang dengan suhu rata-rata 47°C, sedangkan waktu pemeraman selama 5 sampai 6 jam. Selama proses pemeraman, aging drum berputar dengan kecepatan (0,30 – 0,60) rpm. Alkali selulosa dari aging drum di kirim ke hopper dengan menggunakan udara yang ditiupkan oIeh blower. Hopper dilengkapi dengan metal detector yang berfungsi untuk menghindari adanya logam-logam pada alkali selulosa yang akan terbawa ke dalam xantator. Suhu dari blower berkisar (14–22)°C selama perjalanan ke xantator suhu alkali selulosa akan turun menjadi sekitar 28°C.
8.
Proses Xantasi
Proses xantasi adalah proses pembentukan alkali selulosa xantat yang merupakan hasil reaksi antara alkali selulosa dengan karbon disulfida. Proses pembuatan alkali selulosa xantat berlangsung di xantator, yang merupakan bejana hampa udara yang sangat rapat dilengkapi dengan pengaduk yang brfungsi untuk mengaduk larutan viskosa agar bercampur dengan baik dan water jacket untuk menjaga dan mengatur temperatur dalam xantator. Alkali selulosa yang telah ditimbang di hopper dialirkan ke dalam xantator. Xantator diputar pada kecepatan 3 rpm selama pengisian, agar terjadi distribusi alkali selulosa yang merata. Proses pengisian berlangsung selama 5 menit kemudian xantator ditutup erat dan divakumkan sampai 0,8 bar untuk menghindari terjadinya ledakan akibat CS2 yang bereaksi dengan udara dan tekanan berlebih. Proses pemakuman berlangsung sekitar 7 menit. Karbon disulfida dialirkan ke dalam xantator setelah kondisi vakum tercapai, sementara pengaduk terus bergerak dengan kecepatan 43 rpm untuk menghasilkan larutan yang homogen. Reaksi yang terjadi pada proses xantasi adalah : SNa (C6H9O4ONa)n + nCS2 S=C OC6H9O4 n alkali-selulosa karbon-disulfida natrium-selulosa-xantat Disamping reaksi di atas terjadi pula reaksi : 3CS2 + 6 NaOH
Na2CO3 + 2Na2CS3 + 3 H2O
Larutan alkali selulosa xantat berwarna jingga hal ini karena terbentuknya senyawa Na2CS3 sebagai hasil samping proses xantasi. PLPG Sertifikasi Guru
73
74
Rayon 110
Proses pembentukan alkali selulosa xantat berlangsung selama (30 – 40) menit dan berlangsung secara batch. Setelah proses pembentukan alkali selulosa xantat selesai ditambahkan NaOH 20 g/L (disolving lye) dan soft water yang bersuhu sekitar 5°C diikuti dengan pengadukan pada kecepatan 28 rpm untuk melarutkan gel-gel selulosa alkali xantat sehingga dihasilkan larutan yang kental yang disebut larutan viskosa. Larutan viskosa yang dihasilkan dialirkan ke dalam tangki dissolver.
9.
Proses Pelarutan dan Pencampuran
Proses pelarutan alkali selulosa xantat dengan NaOH 20 g/L dilakukan pada dissolver dan fine homogenizer. Di dalam fine homogenizer terjadi penghalusan gumpalan-gumpalan selulosa xantat. Pelarutan dan penghalusan dilakukan pada suhu rendah untuk menghindari dekomposisi xantat yang berlebihan dan pembentukan produk samping. Pelarutan dan penghalusan berlangsung selama (1,25 – 1,75) jam pada suhu sekitar (15 – 20)°C. Tangki dissolver dilengkapi dengan sistem pendingin berupa jaket yang dialiri dengan chilled water. Dari dissolver dan fine homogenizer, larutan viskosa dialirkan ke blender. Di dalam blender larutan viskosa diaduk untuk menghasilkan larutan viskosa yang lebih halus dan merata.
10. Proses Pematangan Proses pematangan bertujuan untuk menyempurnakan reaksi pembentukan viskosa. Kematangan larutan viskosa ditunjukkan dengan angka kematangan atau Ripening Indeks (RI). Ripening Indeks dinyatakan dari banyaknya (ml) ammonium klorida (NH4Cl) yang diperlukan untuk mengkoagulasi 20 gram viskosa yang dilarutkan dalam 30 ml air pada suhu sekitar 20°C. Larutan viskosa dari blender dipompakan ke dalam ripening tank melalui heat exchanger untuk mengurangi panas yang timbul akibat reaksi. Pada tahap ini larutan viskosa disimpan selama (9 – 10) jam pada suhu sekitar (11,5 – 20)°C. Larutan viskosa yang telah matang masih banyak terdapat kotoran-kotoran yang berasal dari debu, kotoran pulp, karat serta serat-serat halus selulosa. Kotoran-kotoran akan mengakibatkan terjadinya penyumbatan pada lubang spinneret pada proses pemintalan serat sehingga harus dipisahkan dari larutan viskosa. Untuk memisahkan kotoran dari larutan viskosa, maka dilakukan penyaringan dengan cara melewatkan larutan viskosa melalui first filter yang mempunyai kehalusan antara (20-25) mikron. Larutan viskosa yang bersih dialirkan ke dalam ripening tank 3 untuk mendapatkan kematangan yang diinginkan dan diuji ripening indeks-nya. Dari ripening tank 3, larutan viskosa dipompakan ke dalam flash deaerator untuk menghilangkan gelembung-gelembung udara yang terdapat dalam larutan viskosa. Adanya gelembung-gelembung udara akan mengganggu dalam proses pemintalan menyebabkan terputusnya filamen selulosa pada saat regenerasi. Dalam kondisi atmosfir, gelembung udara dalam cairan viskosa dapat terlepas dengan sendirinya namun memerlukan waktu yang cukup lama, sehingga untuk PLPG Sertifikasi Guru
74
75
Rayon 110
mempercepatnya, digunakan deaerator berbentuk kerucut terbalik yang menggunakan tekanan vakum. Larutan viskosa yang siap dipintal kemudian ditampung di spinning tank. Larutan viskosa yang terdapat dalam spinning tank diharapkan mempunyai ripening indeks sekitar (12 – 14) dan ball fall (40 – 60) detik.
11. Proses Pemintalan (Spinning) Proses pembuatan serat rayon viskosa menggunakan cara pemintalan basah. Proses pembentukan filamen rayon viskosa (tow) dari larutan viskosa atau regenerasi selulosa terjadi melalui dekomposisi larutan menggunakan larutan koagulasi seperti yang digambarkan dibawah ini:. Larutan viskosa mengalami proses regenerasi selulosa yang berbentuk filamen dengan mereaksikan larutan viskosa yang dipompa keluar melewati spinneret ke dalam larutan koagulasi yang diikuti dengan peregangan dan pemotongan tow menjadi stapel dengan panjang yang dikehendaki. Larutan viskosa dari spinning tank dipompakan ke candle filter dengan menggunakan matering pump yang berfungsi untuk menjaga stabilitas aliran viskosa dengan jumlah yang tepat. Pada candle filter terjadi proses penyaringan larutan viskosa sehingga kotoran dan partikel-partikel tidak masuk ke dalam spinneret. Larutan viskosa mengalir melalui spinneret dalam bak larutan koagulasi. Setelah keluar dari spinneret larutan akan membentuk filament rayon yang disebut Tow Komposisi larutan koagulasi terdiri dari : 1) Asam sulfat (H2SO4) Asam sulfat digunakan untuk meregenerasi larutan viskosa (natrium selulosa xantat) menjadi selulosa dalam bentuk filamen. Pembentukan filamen dimulai dengan difusi ion hidrogen ke dalam aliran kecil viskosa yang keluar dari spinneret, selama difusi ini pH viskosa akan berubah dari alkali ke asam. Pada suasana asam gugus natrium selulosa xantat terurai menjadi selulosa kembali. Asam sulfat juga digunakan sebagai penetral sisa NaOH dari larutan viskosa. 2) Seng-sulfat (ZnSO4) Seng-sulfat berfungsi untuk menghambat terjadinya proses regenerasi dengan membentuk lapisan kulit filamen yang lebih stabil. Natrium selulosa xantat diubah menjadi seng selulosa xantat yang mengendap membentuk kulit filamen yang lebih stabil. Pada saat reaksi tersebut terjadi, bagian luar serat lebih cepat menggumpal dibandingkan bagian dalam serat, seng selulosa xantat terbentuk sebagai lapisan film pada kulit filament, sedangkan di bagian dalam filamen masih berbentuk gel. 3) Natrium-sulfat (Na2SO4) Natrium-sulfat merupakan elektrolit kuat yang digunakan untuk membantu proses koagulasi larutan viskosa, sebagai penyangga terhadap asam sulfat dan dapat mencegah reaksi lebih lanjut H2SO4 terhadap larutan viskosa yang baru PLPG Sertifikasi Guru
75
76
Rayon 110
terbentuk sehingga dapat melindungi filamen dari kerusakan oleh asam (peristiwa hidrolisis). Proses regenerasi larutan viskosa menghasilkan tow (kumpulan filamen). Tow yang terbentuk kemudian ditarik melalui guide ke putaran godet yang seterusnya ditarik dengan pasangan penta roller dengan perbedaan kecepatan putaran stretch roller dengan kecepatan putaran godet mengakibatkan terjadinya peregangan serat yang akan berpengaruh pada kekuatan serat. Selanjutnya tow dari stretch roller ini ditarik oleh pasangan idle roller dan feed roller dengan tiga lilitan sehingga serat mendapat perlakuan peregangan sebelum masuk cutter. Proses peregangan bertujuan untuk mendapatkan derajat orientasi yang diinginkan yang akan mempengaruhi kekuatan serat yang dihasilkan.
12. Proses Pemotongan Tow Tow yang merupakan filamen tidak berujung, setelah mengalami proses peregangan dipotong-potong menggunakan mesin pemotong (cutter machine) untuk mendapatkan panjang serat yang diinginkan. Sebelum dipotong, tow dililitkan pada rol-rol, melalui lubang penyuapan tow pada mesin potong, tow dimasukkan pada posisi vertikal dengan bantuan semprotan air panas dengan suhu sekitar 120°C dan tekanannya 1,2 bar untuk memudahkan tow masuk ke dalam mesin pemotong dan mencegah terjadinya penyumbatan pada mesin. Tow kemudian dipotong oleh pisau berbentuk piringan yang berputar horizontal. Pengubahan panjang stapel bisa dilakukan dengan mengubah frekuensi motor pada mesin pemotong atau mengatur susunan roda gigi yang digunakan sebagai pengatur kecepatan putaran pisau. Serat rayon viskosa yang dihasilkan mempunyai panjang 32, 38, 44, 51 dan 60 mm. Stapel hasil pemotongan kemudian masuk ke bak pengambilan karbon disulfida (CS2 Recovery through). Skema proses pemotongan serat pada mesin pemotong (cutter) dapat dilihat pada gambar berikut ini.
Filamen
1: Trio Rol 2 : Motor Penggerak Pisau 3 : Air Panas Penyemprot 4 ; Pengasah Pisau 5 : Lempengan Pisau Air Stapel
Gambar4.15 Skema Proses Pemotongan Serat Pada Cutter PLPG Sertifikasi Guru
76
77
Rayon 110
13. Proses Pengambilan Kembali Karbon disulfida Serat rayon viskosa yang telah dipotong masuk ke dalam CS2 Recovery Through yang dilengkapi dengan pipa-pipa kecil yang berlubang untuk injeksi uap, dengan tujuan untuk mengambil CS2 yang terdapat dalam rayon viskosa. Uap CS2 bersama uap air yang terbentuk selanjutnya dikirim ke condensor untuk dipisahkan antara CS2 dengan air, CS2 yang dapat diambil kembali sekitar (30 - 40)% dari CS2 yang digunakan untuk reaksi xantasi.
14. Proses Pengerjaan Lanjutan (After Treatment) Proses pengerjaan lanjutan adalah proses penyempurnaan serat stapel rayon viskosa yang dikerjakan pada mesin after treatment secara kontinyu dengan kecepatan conveyor antara 3 – 5 m/menit, tergantung kecepatan alir larutan viskosa. Proses pengerjaan lanjutan dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa larutan koagulasi dan belerang yang tertinggal dalam serat, selain itu juga untuk memutihkan serat serta memberikan efek pelemasan pada serat.) Pada proses pengerjaan lanjutan, serat stapel rayon viskosa dikerjakan dalam bentuk hamparan (mat) dan setiap tahapan proses berlangsung secara kontinyu. Tahap-tahap yang dilalui selama proses pengerjaan lanjutan diantaranya adalah : 1) Proses pencucian bebas asam (acid free wash) Sisa asam yang berasal dari larutan koagulasi jika dibiarkan akan menyebabkan terjadinya kerusakan serat. Asam sulfat dapat menghidrolisis serat selulosa, akibatnya kekuatan serat menurun. Untuk itu, serat dicuci dengan air lunak (soft water) pada suhu sekitar (70 – 75)°C. 2) Pencucian pertama (first washing) Proses ini merupakan lanjutan dari proses pencucian bebas asam menggunakan air lunak dengan suhu sekitar (70 – 75)°C. 3) Penghilangan belerang (desulfurizing) Proses ini bertujuan untuk menghilangkan kandungan sisa belerang dalam serat. Adanya belerang pada serat rayon viskosa dapat menurunkan sifat kekuatan tarik dan kecerahan serat. Serat yang masih mengandung senyawa belerang akan berwarna kuning dan membentuk asam sulfat, jika teroksidasi oleh udara dapat memutuskan ikatan molekul selulosa. Proses penghilangan belerang dilakukan dengan menggunakan NaOH konsentrasi sekitar 2 – 4 g/L pada suhu sekitar 80°C. Larutan NaOH berfungsi untuk menetralkan sisa asam dan mengikat senyawa belerang yang terdapat dalam serat membentuk polisulfida yang larut dalam air.
PLPG Sertifikasi Guru
77
78
Rayon 110
4) Pencucian kedua (second washing) Proses ini bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa hasil reaksi penghilangan belerang dengan menggunakan air lunak pada suhu sekitar (30 – 60)°C. 5) Pengelantangan (bleaching) Proses ini bertujuan untuk memutihkan serat dengan cara mereaksikan dengan larutan NaOCl 0,5 – 2 g/L pada suhu sekitar 48°C. 6) Pencucian ketiga (third washing) Pencucian ini bertujuan untuk membersihkan serat dari sisa-sisa zat pengelantang dengan menggunakan air lunak pada suhu sekitar 60°C. 7) Pencucian akhir (final washing) Proses ini bertujuan untuk menyempurnakan proses pencucian ketiga, sehingga akan diperoleh serat yang benar-benar bersih dan bebas dari zat-zat yang dapat merusak serat. Zat yang digunakan adalah air lunak dengan suhu sekitar 60°C. 8) Proses pelembutan (soft finish) Proses ini bertujuan untuk memberikan pegangan yang lembut pada serat rayon dengan menggunakan zat pelemas, umumnya merupakan turunan senywa yang mengadung silicon. Bagian ini dilengkapi dengan squeeze roller untuk menekan mat dengan tekanan sekitar 100-125 kg/cm2 yang berfungsi untuk mengurangi kadar larutan soft finish dan kandungan air dalam serat sebelum masuk opener.
15. Proses Pengeringan dan Pengepakan Setelah mengalami pengepresan dengan squeeze roller kemudian serat dialirkan ke wet opener (mesin pencabik). Wet opener berfungsi untuk menguraikan mat sehingga serat tidak menggumpal dan memperluas permukaan kontak udara dengan serat sehingga serat lebih mudah dikeringkan. Proses pengeringan dibagi menjadi dua tahap yang berlangsung kontinyu. Tahap pertama dilakukan pada mesin pengering I dengan suhu sekitar (100– 130)°C yang menghasilkan serat yang berkadar air ± 35% dan tahap ke dua dilakukan pada mesin pengering II dengan suhu sekitar (100–140)°C sehingga menghasilkan serat yang berkadar air (11 – 13)%. Setelah dikeringkan serat dicabikcabik oleh feeder kemudian diteruskan dalam mesin pembuka serat (Opener). Untuk memudahkan pengiriman, serat rayon viskosa dikemas menjadi bale serat dalam mesin pengepakan. Berat setiap bale ± 250 kg. Skema proses pengeringan pada mesin pengering (dryer) dan pembukaan serat pada mesin pembuka serat (opener) dapat dilihat pada gambar 4.17.
PLPG Sertifikasi Guru
78
79
Rayon 110
Gambar 4.16 Skema Proses Pengeringan Serat Pada Mesin Pengering (Dryer)
Gambar 4.17 Skema Proses Pembukaan Serat Pada Mesin Pembuka Serat (Fiber Opener)
16. Pengujian Mutu Serat Untuk mendapatkan kualitas produk yang baik dan sesuai dengan standar yang diijinkan, maka dilakukan serangkaian pengujian dan pemeriksaan yang meliputi : a. Pengujian Pulp Pulp terdiri dari 100% selulosa, selalu ada bahan-bahan lain sebagai pengotor. Kualitas pulp ditentukan dari angka-angka parameternya. 1) Kadar alpha (α) selulosa Kadar alpha selulosa merupakan komponen selulosa yang tidak akan terlarut dalam 17,5% NaOH. Kadar alpha selulosa pada serat menentukan kualitas serat rayon viskosa yang dihasilkan. Pulp disyaratkan memiliki selulosa minimum 90%. PLPG Sertifikasi Guru
79
80
Rayon 110
2) Kadar hemiselulosa Kadar hemiselulosa merupakan komponen selulosa yang akan terlarut dalam larutan 17,5% NaOH. Hemiselulosa tersusun dari β dan γ selulosa. 3) Kadar gum kayu Setiap komponen hemiselulosa akan mengandung gum (getah) yang akan larut dalam 5% NaOH. Kadar maksimum gum yang diperbolehkan adalah 3 %. 4) Kadar abu Nilai maksimum kadar abu adalah 0,1% dan cara pengukurannya dilakukan lewat insinenerasi (pengabuan) selulosa. 5) Kadar air Pengukuran kadar air dilakukan dengan cara dipanaskan selama 4 jam pada temperatur 105 °C. 6) Derajat putih Penggunaan pulp dengan derajat putih yang tinggi akan mendapatkan serat dengan derajat putih yang tinggi pula. Penentuan derajat putih dilakukan dengan analisa photo kimia menggunakan standar plat putih sebagai referensi pengujian. 7) Kadar resin Kadar resin yang tinggi dalam selulosa akan mengganggu proses filtrasi pada proses pembuatan serat rayon, kadar resin yang diperbolehkan antara 0,2 0,3%. 8) Viskositas Viskositas larutan selulosa akan bertambah dengan naiknya derajat polimerisasi rata-ratanya. Viskositas ditentukan berdasarkan jenis larutan pelarut pulpnya. Bila untuk pelarutnya dipakai kuproamonium maka viskositas larutan pulp disebut viskositas kuproamonium. 9) Analisis Black Particle Black particle dianalisa dengan cara menghitung jumlah black particle pada pulp berukuran tertentu. b. Pengujian Serat Pengujian serat dilakukan untuk mengontrol kualitas serat yang dihasilkan, yakni : 1) Kehalusan (denier) Derajat kehalusan serat dinyatakan dengan angka denier. Pengukuran kehalusan serat dilakukan dengan alat vibroskop yaitu suatu alat pengukur titer kehalusan serat tunggal yang menggunakan prinsip resonansi optoelektronik. 2) Kekuatan (tenacity) dan mulur (elongation) Pengukuran kekuatan tarik dan mulur dilakukan pada mesin vibrodyn dengan cara memberikan beban tarik pada serat tunggal yang yang sebelumnya sudah teregang vertikal oleh pembebanan awal. Serat ditarik ke bawah dengan kecepatan konstan sehingga serat bertambah panjang dan kemudian putus. PLPG Sertifikasi Guru
80
81
3)
4)
5)
6)
7)
Rayon 110
Angka mulur (%) yang didapatkan merupakan perbandingan panjang awal dan panjang setelah putus. Panjang serat (stapel length) Dilakukan dengan mengukur panjang serat manual (10 helai serat) sehingga didapatkan panjang rata-ratanya. Kadar air Angka persentase kadar air akan berhubungan dengan berat keringnya. Pengukuran kadar air dilakukan pada akhir pengepakan. Untuk menjamin kualitas serat, maka serat diproduksi dengan kadar air kering (11-13) %. Kerutan (crimp) Kerutan didefinisikan sebagai perbedaan perpanjangan panjang serat dalam keadaan mengerut dan panjang serat setelah diregangkan. Kecerahan Kecerahan didefinisikan sebagai perbandingan cahaya pantul dari serat uji dan cahaya pantul dari standar bright dari BaSO4 dinyatakan dalam persen. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat pengukur kecerahan yang disebut vibrochrom. Black particle serat Analisis black particle pada serat dilakukan secara manual dengan cara mencari kotoran yang terdapat di dalam serat sebanyak 5 kg. Kotoran yang dianggap black particle diantaranya : - Serat coklat ukuran < 1 mm. - Serat hitam ukuran 1 – 2 mm dan > 2 m. Standar kualitas untuk black particle adalah : - Ukuran < 1 mm dengan jumlah < 10, maka kualitas serat A1. - Ukuran 1 – 2 mm dengan jumlah 10 – 20, maka kualitas serat A2. - Ukuran > 2 mm dengan jumlah < 20, maka kualitas serat B.
G. PROSES PEMBUATAN SERAT POLIESTER Proses produksi benang poliester dari mulai chip poliester sampai benang DTY atau benang FOY dapat dilihat pada Gambar 4.18. Pada industri pemintalan serat poliester yang modern, bahan baku pemintalan leleh tidak selalu dari chips poliester, melainkan dapat berasal dari monomer atau bahkan dari senyawa asam tereftalat dan etilena glikol sebagai bahan baku monomer. Pada industri serat modern, bahan baku berupa asam tereftalat dan etilena direaksikan melalui reaksi kondensasi sehingga dihasilkan monomer dari etilena tereftalat atau pre polimer berupa bis hidroksi etilena tereftatalat (BHET). Pre polimer hasil reaksi kondensasi harus dipolimerisasikan terlebih dahulu sebagai poliester sebelum dapat dilakukan pemintalan leleh menghasilkan serat poliester.
PLPG Sertifikasi Guru
81
82
Rayon 110
Chip poliester
Pemintalan leleh
Partially Oriented Yarn
Draw texture
Draw twister
Draw Texture Yarn
Full Oriented Yarn
Pemeriksaan akhir benang
Pengepakan
Gambar 4.18 Diagram Alir Proses Produksi Benang Poliester Proses polimerisasi pada pemintalan leleh poliester dibuat dari hasil reaksi polietilenatereftalat dengan etilena glikol. Proses polimerisasi pembentukan poliester berlangsung dalam dua tahap yaitu tahap pertama dengan cara esterifikasi dan kedua reaksi polikondensasi.
1. Esterifikasi Esterifikasi merupakan tahap pembentukan monomer. Proses ini disebut esterifikasi langsung (direct esterification) karena gugus karboksil (-COOH-) dari asam tereftalat dapat dengan mudah bereaksi dengan etilena glikol, sehingga reaksi esterifikasi ini tidak memerlukan katalis. - Proses esterifikasi ini diawali dengan pemompaan larutan homogen yang mengandung asam tereftalat murni, etilenglikol, kobalt asetat, asam fosfit, diantimontrioksida, titaniumoksida ke dalam reaktor esterifikasi. - Proses esterifikasi berlangsung selama kurang lebih 45 menit pada reaktor esterifikasi bersuhu 2600C. Pada proses esterifikasi selain bishidroksi etilena tereftalat (BHET) juga dihasilkan air sebagai hasil sampingannya. Untuk memperoleh polimer dengan berat molekul yang besar maka harus dilakukan pemisahan air secara paksa dengan cara divakum. Untuk menghasilkan polimer dengan berat molekul yang tinggi, selain penghilangan air juga diperlukan reaktan dalam jumlah yang sama selama tahap reaksi. Hal ini diperlukan karena dalam reaksi polimerisasi antara asam karboksilat PLPG Sertifikasi Guru
82
83
Rayon 110
dengan etilenaglikol banyak terjadi kehilangan etilenaglikol disebabkan karena destilasi kontinyu selama tahap reaksi, sehingga pada umumnya etilenaglikol ditambahkan berlebih sekitar 10-20% mol. Reaksi polimerisasi akan berakhir apabila air yang dihasilkan sebagai hasil sampingan dapat didestilasi seluruhnya. Pada proses pemanasan etilenaglikol akan menguap bersama dengan uap air yang terbentuk dari hasil samping reaksi. Pada proses kondensasi etilenaglikol dan air dipisahkan. Etilenaglikol dikembalikan ke dalam reaktor esterifikasi sedangkan uap air hasil kondensasi ditampung dalan tangki khusus yang disebut Water Glycol Tank. Monomer BHET yang dihasilkan kemudian dipindahkan ke dalam reaktor polikondensasi yang telah disiapkan dengan kondisi vacum dan suhu awal 2600C. Pemindahan polimer ke reaktor dilakukan dengan tekanan gas nitrogen sebesar 2,3 kg/cm2 melalui suatu filter monomer untuk menyaring kotoran dan oligomer yang terbentuk.
2. Polimerisasi Penggabungan monomer menjadi polimer disebut proses polimerisasi. Panjang rantai molekul polimer dikenal sebagai derajat polimerisasi sangat dipengaruhi dan ditentukan oleh suhu dan lama reaksi melalui putaran pengadukan yang dilakukan secara bertahap. Waktu dan cara proses pengadukan serta suhu yang digunakan akan menentukan kualitas kekentalan atau viskositas spesific polimer tersebut. Pada umumnya nilai viskositas spesifik polimer yang dihasilkan dari reaksi kondensasi berbeda. Perbedaan nilai viskositas spesifik yang besar dapat disebabkan karena lamanya waktu pengeluaran polimer sehingga banyak menimbulkan berbagai masalah. Pada tahap reaksi polimerisasi terjadi kerusakan rantai polimer disebabkan oleh adanya oksigen, yang berasal dari dalam reaktor maupun diluar reaktor. Adanya oksigen dalam jumlah yang sangat sedikit pun dalam reaktor dapat menyebabkan meningkatnya kerusakan rantai polimer. Oleh karena itu pada proses kondensasi, reaktor polikondensasi diisolasi dengan gas nitrogen untuk menghindari masuknya oksigen ke dalam reaktor. Adanya senyawa dietilenaglikol (DEG) dalam polietilenatereftalat (PET) akan meningkatkan daya serap serat poliester terhadap zat warna. Sebaliknya bila senyawa DEG terlalu tinggi akan berakibat pada penurunan terhadap titik leleh PET sehingga mudah rusak oleh pemanasan. Pada setiap kenaikan 1% DEG adalam larutan polimerisasi PET maka akan terjadi penurunan terhadap titik leleh 5 o C. Dengan demikian maka jumlah DEG dalam proses polimerisasi ini harus dijaga kuantitasnya. Hal lain yang akan mempengaruhi pembentukan polimer yaitu adanya gugus ujung asam (karboksil) yang terbentuk pada proses polimerisasi. Kadar karboksil yang tinggi dalam polimer menunjukkan bahwa reaksi polimerisasi belum sempurna PLPG Sertifikasi Guru
83
84
Rayon 110
atau terjadi fotooksidasi oleh panas atau oksigen sehingga terjadi pemutusan rantai PET. O HO
H2 C
O
O C
H2 C
C O
Katalis, T
OH
Vakum
2
2
monomer BHET
O HO
H2 C
O C
O C O
H2 C
O
H + (n-1)
HO
H2 C
2
2
OH 2
n polietilena tereftalan
etilena glikol
Gambar 4.19 Reaksi Pembentukan Polietilena Tereftalat (29)
3. Proses Pembuatan Chips (Polimer) Poliester Chips polimer poliester ini dibentuk dengan cara polimerisasi bertingkat atau kondensasi. Polimerisasi ini terjadi apabila molekul-molekul yang mempunyai gugus-gugus reaktif pada kedua ujung monomer bereaksi membentuk suatu molekul dengan panjang dua kali dari molekul semula yang mempunyai gugus reaktif di kedua ujungnya. Gugus reaktif ini terus melakukan pengulanganpengulangan sehingga membentuk suatu molekul yang sangat panjang (makro molekul). Reaksi kondensasi ini selain akan membentuk polimer juga terbentuk molekul lain seperti air atau molekul kecil lainnya. Reaksi polimerisasi kedua monomer tersebut akan membentuk polimer poliester yang disebut dengan chips. Proses polimerisasi kondensasi poliester ini dilakukan dalam suatu reaktor polikondensasi (PCD), proses ini akan berlangsung kurang lebih selama 3 jam dalam kondisi hampa udara pada suhu 290 0 C yang konstan dengan pengawasan selama reaksi berlangsung. Kondisi hampa udara dilakukan untuk menghindari terjadinya hidrolisa oleh udara dan agar suhu tetap konstan maka pemanasan dilakukan dengan sistem jacket dengan medium TS-oil pada suhu 3200C. Untuk memperoleh polimer dengan viskositas yang diinginkan dilakukan pengadukan pada reaktor dengan kecepatan tertentu secara bertahap. Proses polimerisasi ini akan berakhir apabila viskositas (kekentalan) polimer yang diinginkan mencapai kira-kira 870 poise. Setelah proses polimerisasi selesai dilanjutkan dengan proses Pengeluaran Polimer atau Discharge. Proses discharge adalah proses pengeluaran polimer dari reaktor polikondensasi. Mesin yang digunakan untuk proses discharge adalah mesin Underwater Strand Granulator. Setelah viskositas polimer tercapai dengan viskositas kurang lebih 870 poise proses polimerisasi dihentikan. Untuk mengeluarkan polimer dari dalam reaktor PLPG Sertifikasi Guru
84
85
Rayon 110
polikondensasi maka kedalam reaktor dimasukkan nitrogen dengan tekanan 4 kg/cm2 untuk menekan polimer keluar melalui nozzel (Die Head Nozzle). Polimer keluar dari nozzle berupa untaian pita pita polimer dengan diameter 6-7 mm disebut dengan strand. Strand ini dengan segera didinginkan dengan air pada flaper dan strand guide, sehingga polimer menjadi solid (padat). Proses pendinginan polimer disebut juga solidifikasi atau pemadatan. Masing-masing strand akan mengambang diatas air, dan mellaui alur dari strand guide meluncur ke bawah dan ditangkap oleh feed roll untuk dipotong. Strand dipotong dengan alat berupa pisau (cutter) yang berputar didalam air sehingga menjadi butiran polimer yang kecil dengan diameter 2-3 mm. Butiran kecil ini yang selanjutnya disebut dengan CHIPS. Potongan chips yang basah ini selanjutnya dikeringkan dengan memasukkan dalam mesin pengering. Chips poliester berwarna kekuningan ini siap untuk diproses dan dikirim ke industri pembuatan benang untuk dipintal menjadi benang filamen . Chip yang akan dikirim ke indusrti pembuatan benang atau yang akan diproses dimasukkan dan dibungkus dalam kantong atau bag-chip. Pada proses pemotongan chips kadang kala terjadi salah pemotongan yaitu terjadinya loss pre-discharge yaitu pada awal proses discharge, terbuangnya sebagian polimer yang terjadi pada saat mengeluarkan sisa polimer. Kesalahan pemotongan lain dapat pula terjadi karena strand terpotong tidak normal sehingga potongan menjadi lebih kecil atau lebih besar dari ketentuan. Pada proses pemotongan polimer menjadi chip (discharge) terjadi loss dan mis- cut yaitu : - Loss pre-discharge : terbuangnya polimer yang terjadi pada waktu mengeluarkan sisa polimer dari batch sebelumnya dan pada awal proses discharge. - Miscut dalam sieve basket (penyaring/fliter) : strand yang terpotong abnormal sehingga tidak dapat melewati filter, karena potongannya terlalu besar - Miscut dalam can screen : strand yang terpotong abnormal namun ukurannya lebih kecil. Chip yang tidak sesuai ukuran atau abnormal kemudian dihancurkan dan digunakan kembali sebagai bahan baku polimer. Chip dikembalikan dengan menggunakan belt berjalan ke dalam tangki pencampur.
4. Penimbangan Chips Proses penimbangan chip dilakukan sebelum chip diproses pemintalan. Chips polimer yang akan diproses menjadi benang filamen terlebih dahulu diperiksa di laboratorium. Pemeriksaan ini dilakukan untuk mengetahui kualitas dari chip karena chip-chip yang akan diproses untuk menjadi filamen harus dapat memenuhi standar produksi yang telah ditetapkan. Dengan pemeriksaan ini diharapkan akan diperoleh benang filamen yang berkualitas dan seragam serta kekurangan atau cacat dari chips dapat diketahui terlebih dahulu. PLPG Sertifikasi Guru
85
86
Rayon 110
Chip dihisap masuk ke dalam vacum tank yang berfungsi sebagai penghisap chip dari gudang chip dan menyalurkan ke main silo. Main Silo adalah tangki penampung utama chip sebelum chip diproses pemintalan leleh. Tangki ini dapat menampung atau menyimpan chip dengan kapasitas kurang lebih 10 ton. Selanjutnya chip disalurkan ke dosing silo. Pada dosing silo yang mempunyai kapasitas tangki 2,5 ton terdapat gate valve yang bekerja secara otomatis berdasarkan level chip untuk mengatur jumlah chip yang akan diproses kemudian chip didorong menuju crystallizer chamber. Pada crystallizer chamber dihembuskan udara panas dengan suhu 135 140°C untuk kristalisasi permukaan chip serta memisahkan debu dan kotoran yang menempel pada chip tersebut. Debu dan kotoran chip tersebut dihisap oleh dust separator dan dipisahkan antara udara dengan kotoran chip. Kemudian chip dikeringkan pada chips dryer.
5. Pengeringan Chip atau Chip Dryer Chip yang masuk ke dalam chip dryer mengalami pengeringan pada suhu 160°C. pengeringan ini dimaksudkan untuk mengurangi kelembaban dan juga untuk mendapatkan viskositas yang diinginkan sehingga filamen yang terbentuk tidak mudah putus. Filamen akan mudah putus apabila kadar air tidak dihilangkan karena mudah terdegradasi oleh air, dengan kadar air yang rendah maka degradasi oleh air dapat dihindari. Proses pengeringan di chip dryer dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama adalah pengeringan pada permukaaan chip atau kristalisasi permukaan , tahap kedua baru dilakukan pengeringan sempurna. Pengeringan dilakukan dengan menggunakan udara panas yang dihembuskan dari bawah ke atas Kadar air chip sebelum mengalami proses pengeringan adalah 0,4 – 0,5 %, sedangkan chip yang telah mengalami proses pengeringan pada chip dryer kadar airnya menjadi ± 0,02 %.
6. Pengujian Bahan Baku Chips a. Pengujian Asam Tereftalat 1) Transparansi Maksud : Untuk mengetahui % transparansi dari asam tereftalat pada panjang gelombang 340 nm. Prinsip : Mengukur tingkat transparansi darai asam terfetlat dengan bantuan spektrofotometer. 2) Kadar Air Maksud : Untuk mengetahui kadar air yang terdapat dalam asam tereftalat. Prinsip : Menguapkan air yang dikandung asam tereftalat dengan cara memanaskan dan mengukur pengurangan berat hasil pemanasan.
PLPG Sertifikasi Guru
86
87
Rayon 110
3) Kadar Aldehid Maksud : Untuk mengukur kandungan aldehid sebagai 4-carboxyl Benzyl Aldehyde ( 4-CBA). Prinsip : Mengukur kadar 4-CBA dengan bantuan spektrofotometer. 4) Bilangan Asam Maksud : Untuk mengetahui kadar asam yang terkandung di dalam asam terftalat. Prinsip : Menghitung kadar asam yang terkandung dengan metoda titrasi asam basa. 5) Benda Asing Maksud : Untuk mengetahui benda asing yang terapat di dalam asam terftalat yang dilarutkan dengan amoniak. Prinsip : Menghitung partikel kotoran yang ada dengan bantuan mikroskop b. Pengujian Etilena Glikol 1) Kelarutan Dalam Air (Water Solubility) Maksud : Untuk mengetahui daya larut etilena glikol di dalam air. Prinsip : Melarutkan etilena glikol dalam air suling kemudian mengevaluasi kelarutannya. 2) Kadar Air Maksud : Untuk mengetahui kadar air dari etilena gikol 3) Kandungan Fe (Iron Content) Maksud : Untuk mengetahui kadar besi yang terlarut dalam etilena glikol Prinsip : Mengukur kadar Fe dalam etilena glikol dengan cara colorimetri 4) Kandungan Klorida (Chloride Content) Maksud : Untuk mengetahui kadar klorida dalam air 5) Kadar Keasaman Maksud : untuk mengetahui kadar asam dari Etilena glikol Prinsip : mengukur keasaman dari etilena glikol dengan metoda titrasi asam basa. 6) Transparansi Maksud : Untuk mengetahui % T dari etilena glikol pada panjang gelombang 350 nm Prinsip : Mengukur transparansi etilena glikol dengan bantuan spektrofotometer. PLPG Sertifikasi Guru
87
88
Rayon 110
7) Massa Jenis (Spesific Gravity) Maksud : Untuk mengetahui massa jenis dari Etilena glikol. Prinsip : mengukur massa jenis etilena glikol dengan bantuan piknometer. c. Pengujian Mutu Chip Pengujian mutu chip (poliester) dilakukan selain untuk mengetahui ketidak sesuaian dari chip baik secara fisika maupun kimia. Diharapkan dengan ketidak sesuaian ini proses selanjutnya dapat segera diatasi. Mengingat untuk satu kali proses pemintalan memerlukan bahan baku yang tidak sedikit maka pengujian mutu harus dilakukan diawal proses. Pengujian diakhir proses juga perlu dilakukan dengan melakukan cek, apakah sudah terdapat kesesuaian dengan standar mutu yang berlaku atau belum Pengujian mutu chip meliputi : - kadar air dari chip kering - kadar karboksilat - visositas spesifik - spot - melting point - kadar dietilena glikol - derajat kekuningan - kadar abu chip 1) Kadar Air Dari Chips Kering Maksud : Untuk mengetahui kadar air dalam chip kering Prinsip : Mengukur pengurangan berat hasil pengeringan dengan suhu 180oC dan kondisi vakum. Standar untuk Kadar Air untuk chip (%) adalah 0,3010 % 2) Kadar Karboksilat (COO-) Maksud : Untuk mengetahui kadar COO- yang terdapat didalam chip Prinsip : Melarutkan contoh dengan benzyl alkohol dan dititrasi dengan kalium hidroksida 0,01N dalam etanol dan menggunakan indikator phenol Red Evaluasi : Standar Kadar COO- (10-6 eq KOH/g) adalah 37± 5.0 .10-6 eq KOH/g 3) Viskositas Spesifik Maksud :Untuk mengetahui derajat polimerisasi dari chip
PLPG Sertifikasi Guru
88
89
Rayon 110
Prinsip
:Melarutkan polimer dengan pelarut orto-klorofenol (OCP) kemudian diukur pada suhu 300C dengan menggunakan viscometer Ostwald Evaluasi : Standar untuk Viscositas Spesifix (poise) adalah 870 ± 5 poise 4) Spot Maksud : Untuk mengetahui banyaknya kotoran yang terdapat dalm chip Prinsip : Menimbang bintik-bintik hitam yang terdapat pada permukaan chip Evaluasi : Standar untuk Spot (%) adalah < 0,50 % 5) Titik Leleh (Melting Point) Maksud : Untuk mengetahui titik leleh chip polimer atau serat Prinsip : Meletakkan contoh uji pada plat pemanas dan dipanaskan secara bertahap. Perubahan suhu pada titik awal pelelehan dan akhir pelelahan dicatatat, suhu tersebut dicatat sebagai suhu titik leleh atau melting point Evaluasi : Standar untuk Melting Point (0C) adalah 260 ± 2 0C 6) Kadar Dietilena Glikol (DEG) Maksud : Untuk mengetahui jumlah DEG di dalam chip Prinsip : Polimer poliester dide komposisikan dengan memanaskan dalam larutan hidrazin butanol dan hidrazida asam tereftalat. Larutan kemudian disaring, filtratnya dianalisis dengan menggunakan gas chromatografi yang menggunakan colom packed dengan 10% PEG pada diasolid E. Kadar Dietilenaglikol ditunjukkan sebagai perbandingan DEG (dietilenaglikol) ke EG (etilenaglikol) Evaluasi : Standar untuk Dietilena Glikol (g.mol ) adalah 1,70 ± 0,10 g.mol 7) Derajat Kekuningan Maksud : Untuk mengetahui derajat kekuningan dan derajat kecerahan dari chip. Prinsip : Nilai tristimulus X, Y dan Z dari contoh uji yang diukur dengan menggunakan alat spektrofotometer. Evaluasi :Standar untuk Derajat Kekuningan adalah 2,0 ± 0,2 8) Kadar Abu Chip Maksud : Untuk mengetahui konsentrasi titanium oksida (TiO2) sebagai kadar abu Prinsip : Menimbang abu chip yang telah diabukan menggunakan pembakar listrik (tanur) Evaluasi : Standar untuk Kadar Abu Chip (%) adalah 0,35 ± 0,02 % PLPG Sertifikasi Guru
89
90
Rayon 110
H. PEMBUATAN POY (PARTIALLY ORIENTED YARN) Serat polyester yang dipintal dengan pemintalan leleh umumnya menghasilkan benang POY. Benang POY (Partially Oriented Yarn) adalah benang yang dibuat dari kumpulan serat filamen panjang atau continous filamen dalam jumlah tertentu dan memiliki persentase mulur yang sangat tinggi serta kekuatannya rendah. Filamen-filamen tersebut dibuat dari pemintalan leleh chip poliester. Skema mesin pemintalan leleh pada pembuatan benang POY dapat dilihat pada Gambar di bawah ini
5
Lantai 6
1
2
6
Lantai 5
4
7 11 7 3 9
9
7
12
9 11
9
7
10
8
Lantai 4
7
14 13
Lantai 3 15
Lantai 2
16
Lantai 1
Gambar 4.20 Skema Mesin Pemintalan Leleh Pada Pembuatan Benang POY Keterangan gambar : 1. Vacuum silo 2. Main silo 3. Dosing silo 4. Crystallizer Chamber 5. Dust separator 6. Tangki debu 7. Chip dryer 8. K-tron mixer
9. Heat exchanger 10. Air dryer 11. Radial fan 12. Filter 13. Extruder 14. Non stop filter 15. Spin pump 16. Take up
PLPG Sertifikasi Guru
90
91
Rayon 110
Fungsi bagian-bagian mesin pada mesin pemintalan leleh : 1. Vacuum silo berfungsi menghisap chip dari gudang chip dan menyalurkannya ke main silo. 2. Main silo berfungsi sebagai tangki penampung utama chip dari gudang chip sebelum diproses pemintalan leleh, tangki ini memiliki kapasitas menyimpan chip hingga 10 ton. 3. Dosing silo berfungsi sebagai pengatur jumlah chip yang disalurkan ke dryer chip dengan kapasitas tangki 2,5 ton. 4. Crystallizer chamber berfungsi menghisap debu dan kotoran yang menempel pada chip. 5. Dust separator berfungsi menghisap debu dan kotoran dari crystallizer chamber dan memisahkan antara udara dengan endapan kotoran chip. 6. Tangki debu berfungsi sebagai tempat menyimpan endapan kotoran dari dust separator. 7. Chip dryer berfungsi sebagai pengering chip agar kandungan airnya berkurang. 8. K-tron silo berfungsi sebagai tangki penampung chip warna dan mengatur jumlah chip warna yang disaluran ke extruder untuk pembuatan benang warna. 9. Heat exchanger berfungsi untuk menurunkan atau menaikkan suhu udara panas yang akan digunakan untuk proses selanjutnya. 10. Air dryer berfungsi membersihkan udara dari kotoran-kotoran yang menyertainya. 11. Radial fan berfungsi untuk menghisap dan mengalirkan udara menuju heat exchanger. 12. Filter berfungsi sebagai penyaring udara dari heat exchanger. 13. Extruder berfungsi untuk mencampurkan dan melelehkan chip menjadi bentuk lelehan polimer. 14. Non stop filter berfungsi untuk mengatur viskositas lelehan polimer polyester. 15. Spin pump berfungsi sebagai pompa untuk mendistribusikan lelehan polimer polyester ke tiap-tiap posisi spin pack. 16. Take up berfungsi untuk menarik dan menggulung filamen benang dalam bentuk chesse dengan menggunakan rol-rol. Proses take up merupakan tahap penarikan filamen yang keluar dari spinneret. Filamen yang keluar dari tiap lubang spinneret pada satu posisi digabung menjadi yarn dan dilewatkan pada nozzle oil tempat diberikannya spin finish oil untuk mengurangi sifat elektrostatik akibat gesekan yang terjadi pada saat penarikan dan sekaligus mendinginkan filamen. Penarikan dan pengulungan dilakukan dengan menggunakan rol dengan kecepatan putar rol sesuai dengan tipe serat yang diinginkan. Benang yang dihasilkan disebut benang POY (Partially Oriented Yarn). Pada saat proses take up dilakukan pengaturan antara kecepatan lelehan polimer yang keluar dari spineret dengan kecepatan penggulungan. Seperti yang PLPG Sertifikasi Guru
91
92
Rayon 110
telah dikemukakan sebelumnya tinggi rendahnya tekanan yang diberikan terhadap laju alir lelehan diatur sesuai dengan nomer benang (denier) yang diinginkan dengan memperhitungkan perbandingan kecepatan rol godet pada proses take up dan kecepatan lelehan yang keluar dari lubang spineret. Skema proses take up disajikan pada gambar 4.21.
Gambar 4.21 Skema Take Up
I. PEMBUATAN FOY (FULL ORIENTED YARN) Benang FOY (Full Oriented Yarn) adalah benang filamen yang mengalami proses peregangan benang dengan tegangan yang sangat tinggi sehingga mengakibatkan kekuatan benangnya sangat tinggi dan mulurnya sangat rendah. Tegangan yang diberikan pada benang sangat besar dan disertai dengan pemanasan mengakibatkan terjadinya reorientasi molekul serat sehingga derajat orientasinya menjadi sangat tinggi. Benang FOY berwarna dihasilkan dengan menggunakan bahan baku benang POY berwarna sehingga benang FOY yang dihasilkan merupakan benang yang berwarna dan tidak perlu dilakukan pencelupan karena sifat daya serapnya yang sangat rendah akibat derajat orientasi yang sangat tinggi.
PLPG Sertifikasi Guru
92
93
Rayon 110
2 3 4
2
5 6 2 7
1
6 8
2 12 9 10 13 11
Gambar 4.22 Skema Mesin Draw Twister St 1502 E Pada Proses Pembuatan Benang FOY Sumber : Instruction ST 1502 E, Ishikawa Seisakusho Ltd., Japan. Keterangan gambar : 1. POY 2. Snail wire 3. Pressure roll 4. Delivery roll 5. Stretch roll/hot roll 6. Separator roll 7. Plate heater 8. Stretch roll/cold roll 9. Traveller 10. Ring holder 11. Spindel 12. Bobbin 13. FOY Fungsi bagian-bagian mesin pada mesin draw twister ST1502 E : 1. Snail wire berfungsi sebagai pengarah benang. 2. Pressure roll berfungsi sebagai rol penekan untuk menjaga agar benang tetap pada jalurnya dan mencegah slip benang. 3. Delivery roll berfungsi mengatur kecepatan penyuapan benang. 4. Stretch roll/hot roll berfungsi sebagai rol heat setting benang dengan suhu rol 90°-100°C. 5. Separator roll berfungsi sebagai pengarah benang pada stretch roll.
PLPG Sertifikasi Guru
93
94
Rayon 110
6. Plate heater berfungsi untuk heat setting benang pada proses stabilizing dengan suhu plat 200°-210°C. 7. Stretch roll/cold roll berfungsi sebagai rol penarik dan pendingin benang. 8. Traveller berfungsi sebagai pengantar arah benang saat digulung pada bobbin. 9. Ring holder berfungsi sebagai mengatur jalur benang saat digulung pada bobbin dan sebagai tempat posisi traveller. 10. Spindel berfungsi sebagai kedudukan bobbin dan menggerakkan bobbin untuk menggulung benang. Urutan proses pembuatan benang FOY pada mesin draw twister ST 1502 E : - Benang POY diletakkan pada tiap-tiap posisi sesuai dengan kode nomor proses yang terdapat pada bagian dalam chesse dengan kode nomor proses yang terdapat pada kedudukan benang POY pada mesin. - Bobbin dipasangkan pada spindel. - Mesin dihidupkan melalui rangkaian control panel digital yang berada disamping mesin kemudian diatur kecepatan delivery roll, kecepatan stretch roll/hot roll, suhu plate heater, kecepatan stretch roll/cold roll, kecepatan ring holder dan kecepatan putaran spindel. - Benang POY kemudian dipasangkan pada snail wire, kemudian dilewatkan pada delivery roll, hot roll, separator roll, plate heater, cold roll, separator roll, snail wire, taveller dan digulungkan pada bobbin. - Setelah benang terpasang sesuai jalurnya, maka proses produksi dijalankan dengan menekan tombol ON proses dan mesin bekerja secara otomatis sesuai dengan skema pengaturan yang telah dibuat pada control panel. - Apabila waktu penggulungan benang telah tercapai maka proses doffing benang FOY dilakukan, gulungan benang FOY diambil dari posisinya dan diganti dengan bobbin baru untuk proses doffing selanjutnya. Benang filamen dari hot roll kemudian masuk ke plate heater secara non contact heater untuk stabilizing agar kondisi benang tetap. Benang kemudian digulung pada cold roll dengan pengarah separator roll secara contact roll untuk pendinginan benang. Pada saat benang digulungkan pada hot roll atau cold roll, benang mengalami peregangan dan friksi akibat putaran rol yang cepat, hal ini menyebabkan benang hasil proses FOY tampak mengkilat. Benang dari cold roll kemudian dilewatkan pada snail wire dan diarahkan pada traveller sebagai pengantar arah benang pada bobbin yang bergerak melingkar pada ring holder. Ring holder bergerak naik turun untuk mengatur jalur gulungan dan mengatur sudut gulungan benang pada bobbin sedangkan bobbin yang berada pada spindle bergerak pada porosnya untuk menarik dan menggulung benang. Benang yang tergulung pada bobbin disebut benang FOY (Full Oriented Yarn).
PLPG Sertifikasi Guru
94
95
Rayon 110
J. BENANG TEKSTUR Benang atau filamen tekstur adalah benang filamen yang mengalami proses texturizing sehingga benang mempunyai crimp dan bersifat bulky. Benang yang mengalami proses texturizing pada awalnya berupa benang filamen yang berbentuk lurus dan melalui proses texturizing maka terbentuk gelombang-gelombang kecil yang bersifat permanen di sepanjang permukaan benang sehingga benang menjadi lebih gembur dan elastis.
1. Metoda Pembuatan Benang Tekstur Pembuatan benang filamen tekstur dapat dilakukan dengan berbagai metoda texturizing, antara lain : a. Metoda false twist Metode false twist atau antihan palsu adalah metode yang banyak sekali digunakan pada proses pembuatan benang tekstur. Industri pembuatan benang di Indonesia banyak mengunakan metode ini untuk memproduksi benang. Secara umum proses false twist atau antihan palsu adalah proses pemberian twist dan pemantapan pada benang multifilamen dan kemudian membuka kembali twist yang telah diberikan. Tahapan-tahapan yang dilakukan terhadap benang multifilament pada proses pemberian false twist adalah sebagai berikut : 1) Proses pemberian twist Prinsip dari metode pemberian false twist ini adalah dengan cara melewatkan benang multifilamen pada alat pemberi twist berupa pen atau bentuk yang lain yang disebut sebagai twist-head dan dipegang pada dua titik penjepit. Bila twist-head terletak dititik tengah kedua penjepit, diputar terhadap sumbu benang maka jumlah twist yang diberikan adalah sama, tetapi dengan arah yang berlawanan twist akan dikenakan pada dua paruh bagian benang tersebut. Dengan demikian maka jumlah total twist di sepanjang benang tersebut adalah nol, dan karena itu dikenal sebagai “twist palsu” (false twist). Pada 4.23 dapat dilihat, pada saat twist head melakukan satu putaran dengan arah seperti yang ditunjukkan oleh anak panah maka pada bagian atas terbentuk twist Z, sedangkan pada bagian bawah twist S. Twist bagian atas akan memanjang antara titik kontak pertama (rol penjepit) dan lekukan pertama di twist head, begitu pula dengan bagian bawah namun dengan arah ke penjepit lainnya. Setelah bergerak melewati twist head, arah twist, relatif terhadap benang, berbalik dan twist benangnya menjadi nol.
PLPG Sertifikasi Guru
95
96
Rayon 110
Gambar 4.23 Diagram Pembentukan False Twist Pada Gambar 4.23 (b) memperlihatkan setelah ditwist kemudian benang dilewatkan kembali pada twist head. Benang yang melewati twist head akan terbuka kembali puntirannya menghasilkan benang yang bergelembang (tekstur). 2) Pemantapan panas Benang yang telah diberi twist kemudian diberikan pemantapan panas agar benang menjadi lebih stabil. Pemantapan dilakukan dalam pemanas dengan panjang tertentu (± 18 cm) yang terdiri dari tabung atau pelat yang dipanaskan pada suhu 220-2300C. Kekakuan kerutan (crimp rigidity) yang dihasilkan sangat bergantung pada suhu dan waktu pemasan dan juga kecepatan dari twist head. 3) Pembukaan twist Pembukaan twist dilakukan setelah meninggalkan twist head. 4) Penggulungan Tahapan ini merupakan tahapan terakhir dalam metode pemberian false twist. Benang yang ditwist bergerak ke arah anak panah, yakni dari gulungan pasokan (supply package) melalui sistem penyuapan ke twist head dan dari sini ke sistem penggulungan dan gulungan akhir, jumlah putaran twist yang dikenakan pada bagian atas twist head, A, dinyatakan dengan rumus sebagi berikut : n/v = Z Keterangan : n : jumlah putaran per menit v : kecepatan benang dalam m per menit Z : jumlah putaran pada panjang benang 1 m
PLPG Sertifikasi Guru
96
97
Rayon 110
Pembuatan benang tekstur false twist yang lain adalah dengan menggunakan plat gesek yang disebut positorq. Benang kemudian masuk ke dalam disc positorq yang terdiri dari 9 friction disc polyurethane yang membentuk 3 jalur disc dan mengarah ke benang. Friction disc berputar dengan kecepatan tertentu mengesek permukaan benang adanya gesekan dari permukaan disc mengakibatkan terbentuknya twist palsu sehingga benang mempunyai crimp dan bersifat bulky. Elemen friction disc dapat dilihat pada Gambar 4.24.
Gambar 4.24 Elemen Friction Disc b. Metoda stuffer-box Prinsip dari metoda ini adalah memasukkan benang ke dalam kotak yang dilengkapi dengan pemanas/stuffer-box dan kecepatan penyuapan benang ke dalam stuffer-box lebih besar daripada penarikan benang ke luar dari stuffer-box. Benang yang dimasukkan ke dalam stuffer-box tertekuk-tekuk dan saat ditarik ke luar dari kotak menghasilkan tekukan yang tidak beraturan searah panjang benang. Proses membuat benang tekstur atau benang crimp dengan stuffer box ditemukan pada tahun 1951 oleh Alexander Smith Incorporation, sebuah perusahaan pembuat karpet Amerika Serikat. Stuffing, berasal dari kata stuff yang bisa berarti bahan atau zat atau dengan kata lain stuffing adalah proses membuat sesuatu menjadi bahan. Benang hasil proses stuffing disebut benang crimp , benang ini mempunyai pegangan yang lembut dan penyerapannya yang tinggi sebagai akibat adanya crimp namun benang ini juga tidak meninggalkan keunggulan dari sifat sintetiknya seperti , cepat kering serta kemudahannya terhadap pencucian dan ketahanannya yang tinggi terhadap jamur dan mikroorganisma, sehingga PLPG Sertifikasi Guru
97
98
Rayon 110
benang ini mempunyai tingkat kenyamanan yang tinggi. Benang yang diproses dengan cara stuffing box sangat disukai oleh industri perajutan dan garmen karena keunggulan yang dimilikinya. Mesin stuffer box pada dasarnya terdiri dari rol penyuap, tabung (stuffer box), pemanas, dan tabung kecil atau pemberat, dan rol penarik atau penggulung. Tabung, pemanas, dan pemberat biasa disebut sebagai crimping head. Prinsip proses texturizing dengan metode stuffing box adalah mendeformasi benang dengan cara mendorong benang ke dalam suatu tabung pada kecepatan tinggi dan suhu tinggi secara serentak sehingga benang menjadi berkerut seperti yang disajikan pada Gambar berikut.
Gambar 4.25 Prinsip Metode Stuffing Box Proses pengerutan dilakukan dengan cara menyuapkan benang melalui sepasang rol penyuap ke dalam tabung yang telah dipanaskan, benang yang didorong ke atas dengan kecepatan tinggi oleh rol penyuap melawan berat benangbenang yang sudah ada dan sudah berkerut di dalam tabung membuat benang yang terlempar tersebut menjadi berkerut. Di atas benang yang bertumpuk ini terdapat sebuah tabung yang lebih kecil yang juga bertindak untuk menghambat keluarnya benang. Tabung kecil ini disebut juga sebagai katup apung atau tabung pemberat.
PLPG Sertifikasi Guru
98
99
Rayon 110
Gambar 4.26 Diagram Stuffer Box. Benang–benang yang didorong ke dalam tabung yang telah dipanaskan pada suhu diatas suhu transisi glass dan didorong perlahan ke atas melalui tabung pemanas. Tabung pemanas terdiri dari dua bagian yaitu tabung besar yang di dalam tabung tersebut terdapat tabung kecil yang juga berfungsi sebagai pemberat yang dapat memadatkan benang dan sebagai jalan keluar benang. Tabung (stuffer box) ini disisipkan dalam suatu blok aluminium yang dapat memasok panas dengan konstan ke stuffer box. Suhu aluminium blok berkisar antara 120-150º C, jika kecepatan rol penyuap lebih tinggi maka suhu dapat mencapai 200ºC. Sebagian dari benang yang berkerut menyentuh dinding panas stuffer box pada saat benang ini melewati stuffer box, namun sebagian lagi hanya mendapat udara panas dalam box (melalui radiasi). Panas yang berasal dari radiasi tidak dapat mencapai benang secara seragam. Akibatnya, benang keluar dari stuffer box dengan crimp sedikit bervariasi. Kekurangan ini dapat diatasi pada proses finishing atau dengan melakukan perangkapan. c. Metoda air texturing Prinsip dari metoda ini adalah melewatkan benang pada nozzle yang menyemburkan udara dengan kecepatan tinggi. Benang disembur dengan udara dari nozzle, akibat semburan itu filamen benang terberai dan membentuk loop yang kecil dan benang menjadi bersifat bulky. Proses penteksturan dengan menggunakan pancaran udara, atau dengan udara yang dimampatkan dikembangkan oleh du Pont de Nemours and Co. sekitar tahun 1949. Lisensi produk keperusahaan lain dengan metode ini menggunakan nama dagang ”Taslan” . Prinsip dari metode Air Texturizing adalah dengan melewatkan benang melalui pancaran udara (jet) atau udara yang dikompresi. Benang yang melewati pancaran udara ini akan mendapatkan pusaran (turbulence) yang kuat yang mengakibatkan terjadinya pembentukan jeratanjeratan kecil berjarak acak sepanjang filamen dan ditahan oleh gesekan antar filamen seperti yang digambarkan pada Gambar 4.27. PLPG Sertifikasi Guru
99
100
Rayon 110
Gambar 4.27 Pembentukan Tekstur Akibat Pancaran Udara Bertekanan Jeratan kecil berjarak acak akan membentuk suatu rongga atau bulk, dan segmen lurus dari filamen akan memberikan kekuatan tarik yang diperlukan. Ciri utama proses ini adalah penyuapan benang ke jet pada kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan kecepatan tariknya. Ini menghasilkan “pemendekan” dan penggembungan (bulking) benang dan saling mengusutkan jeratan yang disebabkan oleh jet.
K. PEMBUATAN DTY Draw texturizing adalah proses penarikan benang POY, sebagian ataupun seluruhnya, menjadi benang dengan ukuran tertentu dan kemudian ditekstur dengan cara kontinyu. Kehalusan dan keseragaman orientasi benang yang dihasilkan merupakan pertimbangan ekonomis dan teknologi mengapa proses ini dikembangkan. Benang DTY merupakan benang filamen yang mengalami proses texturizing sambil diregangkan (drawing) sehingga menghasilkan sifat bulky (efek rua). Proses texturizing dapat digunakan dengan metoda false twist atau antihan palsu. Benang tekstur ini diperoleh dari proses pengeritingan serat filamen POY yang berbentuk lurus menjadi bentuk keriting (crimp) dan pada proses ini serat filamen mengalami proses peregangan dan pengantihan palsu secara bersamaan atau disebut draw texture. Proses pembuatan benang tekstur ini menggunakan mesin draw texture jenis SDS.
PLPG Sertifikasi Guru
100
101
Rayon 110
8 7
6 9 10 5 11 12 18 16
4 6 5 3 2
17
13 5 14 15
1
19
Gambar 4.28 Skema Mesin Draw Texture Sds 900 Pada Proses Pembuatan Benang DTY Keterangan gambar : 1. POY 2. Pengantar benang 3. Cutter 4. Input feed roll 5. Pressure roll 6. Snail wire 7. Primary heater 8. Cooling plate 9. Disk positorq 10. Intermediate roll 11. Nozzle air jet 12. Secondary heater 13. Out put roll 14. Non contact detector 15. Nozzle oil 16. Traverse 17. Take up roll 18. DTY Fungsi bagian-bagian mesin pada mesin draw texture SDS 900 : 1. Pengantar benang berfungsi untuk mengantarkan benang dari tiap-tiap posisi ke cutter sesuai jalurnya melalui pipa kecil. 2. Cutter berfungsi untuk memotong benang . PLPG Sertifikasi Guru
101
102
Rayon 110
3. Input feed roll berfungsi mengatur kecepatan penyuapan awal. 4. Pressure roll berfungsi sebagai rol penekan untuk menjaga agar benang tetap pada jalurnya dan mencegah slip benang. 5. Snail wire berfungsi sebagai pengarah benang. 6. Primary heater berfungsi untuk heat setting benang pada saat proses drawing dengan menggunakan suhu pemanas 200°-210°C. 7. Cooling plate berfungsi untuk mendinginkan benang. 8. Disk positorq berfungsi untuk proses false twist. 9. Intermediate roll berfungsi sebagai rol penarik dan mengatur tegangan benang pada proses drawing. 10. Nozzle air jet berfungsi penyembur udara bertekanan pada pembuatan benang rotoset. 11. Secondary heater berfungsi untuk heat setting benang pada proses stabilizing dengan menggunakan suhu pemanas 150°-155°C. 12. Out put roll berfungsi menjaga tegangan benang pada saat proses stabilizing. 13. Non contact detector berfungsi untuk mendeteksi benang putus. 14. Nozzle oil berfungsi untuk memberikan coning oil pada benang. 15. Traverse berfungsi mengatur jalur benang yang digulung pada paper tube. 16. Take up roll berfungsi mengerakkan paper tube sehingga menggulung benang. 17. Reel berfungsi sebagai kedudukan benang POY. Urutan proses pembuatan benang DTY pada mesin draw texture SDS 900 : - Benang POY diletakkan pada tiap-tiap posisi sesuai dengan kode nomor proses yang terdapat pada bagian dalam chesse dengan kode nomor proses yang terdapat pada reel di samping mesin. - Paper tube dipasangkan pada semua posisi benang DTY. - Mesin dihidupkan melalui rangkaian control panel digital yang berada disamping mesin kemudian diatur kecepatan rol-rol, suhu heater, kecepatan traverse, kecepatan disk positorq, dan kecepatan take up roll. - Setelah pengaturan selesai, tombol ON proses ditekan dan mesin bekerja secara otomatis sesuai dengan skema pengaturan yang telah dibuat pada control panel. - Benang POY kemudian dipasangkan pada pengantar benang, dilewatkan pada cutter, input feed roll, primary heater, cooling plate, disk positorq, intermediate roll, secondary heater, out put roll, non contact detector, nozzle oil, traverse, dan digulungkan pada paper tube. - Apabila waktu penggulungan benang telah tercapai maka proses doffing benang DTY dilakukan, gulungan benang DTY diambil dari posisinya dan diganti dengan paper tube baru untuk proses doffing selanjutnya. Proses drawing dilakukan dengan melewatkan benang POY pada dua pasangan rol yang berbeda kecepatannya, sehingga terjadi proses penarikan. Setelah mengalami proses drawing, benang akan mengalami perubahan nomor benang, tergantung PLPG Sertifikasi Guru
102
103
Rayon 110
kepada draw ratio yang digunakan. Dengan mengatut draw ratio dapat diperhitungkan perkiraan nomor benang yang dihasilkan, atau sebaliknya, untuk mendapatkan nomor benang tertentu dapat dicapai dengan mengatur draw ratio mesin drawing. Contoh perhitungan penggunaan draw ratio dalam proses drawing adalah sebagai berikut: 1) Menghitung draw ratio dari nomor benang POY dan nomor benang DTY yang diinginkan. Misalkan : Nomor benang POY 250 denier. Nomor DTY (yang diinginkan) 150 denier. Maka besar draw ratio yang ditetapkan : NomorPOY 250 = = 1,666 kali NomorDTY 150
2) Menghitung draw ratio dari kecepatan rol penyuap ke 1 dan rol penyuap ke 2. Misalkan : Kecepatan rol ke 1 V1 = 450 m/menit, Kecepatan rol ke 3 V2 = 900 m/menit. Maka besar draw ratio yang ditetapkan : V1 900 = = 2 kali V2 450
L. TEST FORMATIF 1) 2) 3) 4) 5)
Jelaskan prinsip pemintalan leleh, basah, dan kering! Apa yang dimaksud dengan proses xantasi pada pembuatan serat rayon? Apakah fungsi ekstruder peda pembuatan serat poliester? Jelaskan cara pembuatan benang tekstur! Apakah bedanya benang FOY dan DTY, jelaskan!
PLPG Sertifikasi Guru
103
104
Rayon 110
BAB V PROSES PERSIAPAN PEMBUATAN BENANG
Setelah anda mempelajari pada sub bab ini anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk : 1. Mengetahui mutu serat kapas 2. Melaksanakan proses persiapan pembuatan benang 3. Melakukan pencampuran serat 4. Menjelaskan urutan proses pemintalan kapas
A. BAHAN BAKU Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan benang yaitu serat, baik yang berasal berasal dari serat alam maupun serat buatan. Sebagai bahan baku dalam pembuatan benang, maka serat-serat tersebut harus memiliki karakteristik tertentu untuk bisa diproses dalam pemintalan. Kemampuan serat untuk bisa dipintal tanpa mengalami kesulitan dengan mutu benang yang baik biasa disebut spinning ability. Persyaratan serat sehingga memiliki kemampuan untuk dipintal (spinning ability) diantaranya adalah: 1) Serat harus cukup panjang 2) Serat harus cukup halus 3) Serat harus cukup kuat dan 4) Gesekan permukaan serat harus memadai. Bahan baku yang akan dijelaskan dalam bab ini adalah serat kapas. Mutu dari serat kapas secara tradisional dinyatakan dengan grade dan staple yang ditentukan oleh cotton classers yang terlatih dengan baik. Pengukuran-pengukuran secara laboratoris telah dikembangkan untuk memperoleh informasi tambahan tentang mutu. Dengan adanya bermacam-macam jenis kapas dan varitas kapas, maka kapas juga mempunyai bermacam-macam kwalitas kapas yang dipengaruhi oleh daerah tempat tumbuh, cara penanaman, iklim dan lain-lain. Pembagian kwalitas kapas tersebut lazim disebut grading kapas. Grade ini menunjang mutu kapas, dan juga menentukan harga kapas. Grade ditentukan oleh warna, kotoran dan preparation. Warna akan menentukan kenampakan dari benangnya, kotoran akan menambah jumlah limbah, mengganggu kelancaran proses dan mempengaruhi grade benang yang dihasilkan, sedang preparation dapat menimbulkan kerusakan pada serat. Oleh karena itu grade kapas perlu diketahui. Untuk mengetahui grade kapas tersebut dapat dilakukan secara visual dengan membandingkan contoh kapas PLPG Sertifikasi Guru
104
105
Rayon 110
tersebut dengan suatu standard grade box. Selain grade ada faktor mutu serat yang sangat berpengaruh terhadap mutu produk dan sejauhmana kehalusan benang yang bisa dipintal dari suatu serat yang harus diketahui, faktor mutu tersebut adalah panjang serat. Dengan mengetahui panjang serat maka dapat direncanakan kehalusan benang yang bisa dicapai oleh serat tersebut, selain itu data panjang serat sangat berpengaruh terhadap penyetingan mesin-mesin pemintalan yang digunakan untuk mengolah serat tersebut. Jika panjang serat tidak diketahui maka seting pada mesin tidak akan bisa mendukung panjang serat yang diolah, pada akhirnya kelancaran proses akan terganggu, dan mutu benang yang dihasilkan tidak akan baik. Dilihat dari panjang seratnya. Jenis serat kapas dapat dikelompokkan menjadi : - Serat kapas panjang, termasuk pada golongan ini adalah serat dari Mesir. - Serat kapas medium, termasuk pada golongan ini adalah serat dari Amerika. - Serat kapas pendek, termasuk pada golongan ini adalah serat dari India.
B. PROSES PERSIAPAN Untuk memudahkan pengerjaan, persiapan yang baik perlu dilakukan khususnya mengenai pergudangan. Pergudangan ini meliputi :
1. Penerimaan Bal Kapas Bal kapas masuk pada gudang kapas harus dicatat merek dan beratnya pada formulir yang telah disediakan untuk pencocokan dengan invoice dari importir. Selanjutnya bal-bal kapas diangkut dan disusun sesuai dengan merek masingmasing.
2. Penyimpanan Bal Kapas Penyimpanan bal kapas dalam gudang harus disusun dengan mengingat : - Hemat dalam pemakaian ruangan. - Susunan harus rapi dan tidak mudah roboh. - Mudah dalam pengambilan bal kapas. - Adanya ruangan yang cukup lebar untuk pergerakan forklift - Pengelompokkan didasarkan merek, untuk mempermudah pemeriksaan. - Adanya standar jumlah tumpukan. - Penjagaan agar tidak terjadi kerusakan. 3. Pengambilan Bal Kapas Pengambilan bal-bal kapas dari gudang dilakukan dengan : - Bal kapas yang lebih dahulu disimpan diambil lebih dahulu. - Jumlah dan mutu disesuaikan dengan permintaan. PLPG Sertifikasi Guru
105
106
Rayon 110
C. PENCAMPURAN SERAT Dalam proses pencampuran serat, ada dua macam istilah yang sering diartikan sama tetapi sebenarnya masing-masing mempunyai pengertian yang berbeda yaitu Blending dan Mixing. Perbedaan pengertian istilah tersebut berdasarkan jenis atau macam serat yang akan dicampur.
1. Blending Blending adalah pencampuran antara dua jenis serat atau lebih yang sifatsifat dan atau harganya berbeda, dengan tujuan untuk mendapatkan hasil benang dengan mutu dan harga yang diinginkan. Misalnya kita akan membuat benang campuran antara serat polyester dan serat kapas dengan perbandingan 65 % Polyester dan 35 % kapas, maka sebelum proses dikerjakan kita sudah dapat meramalkan benang campuran yang akan dihasilkan diharapkan akan mempunyai sifat-sifat antara lain : a. Lebih kuat b. Lebih rata c. Tahan kusut dan lain-lain Syarat-syarat yang perlu diperhatikan dalam blending ini antara lain adalah : a. Panjang serat b. Kehalusan serat c. Kekuatan dan mulur serat d. Persentase perbandingan Jadi yang diartikan dengan blending dalam pemintalan ialah pencampuran dua macam serat atau lebih dengan memperhatikan persyaratan diatas untuk diolah menjadi benang dengan hasil yang dapat diramalkan sebelumnya dan kalau dikemudian hari akan membuat benang semacam itu dapat dengan mudah dilaksanakan. Blending yang dilakukan di pabrik pemintalan di Indonesia biasanya antara : - Serat poliester dengan serat kapas - Serat poliester dengan serat rayon - Serat kapas dengan serat buatan lainnya. Dalam pelaksanaannya blending dapat dilakukan antara lain pada mesinmesin blowing, carding dan drawing. Dari beberapa cara tersebut yang banyak dipakai ialah blending yang dilakukan pada mesin drawing dan dalam beberapa hal juga dilakukan di mesin blowing. Blending yang dilakukan di mesin Blowing mempunyai kelemahan-kelemahan antara lain disebabkan karena adanya perbedaan panjang serat, jumlah kotoran, berat jenis, sifat-sifat fisik dan mekanis PLPG Sertifikasi Guru
106
107
Rayon 110
lainnya antara serat polyester dan serat kapas. Panjang serat, jumlah kotoran yang berbeda seharusnya memerlukan setting dan tingkat pembukaan yang berbedabeda. Serat-serat yang berat jenisnya lebih kecil kemungkinan besar akan terhisap lebih dahulu dibandingkan dengan seratserat yang berat jenisnya lebih besar, sehingga blending yang diharapkan mungkin tidak dapat tercapai. Demikian pula terhadap sifat-sifat fisik dan mekanis lainnya perlu diperhatikan. Dari uraian tersebut diatas, dapat disimpulkan bahwa dengan adanya berbagai macam perbedaan sifat-sifat serat, maka sukar sekali untuk menentukan kondisi pengolahan yang sesuai, misalnya besarnya setting dan pukulan, kekuatan hisapan udara, kelembaban dan sebagainya. Dengan demikian blending pada mesin blowing biasanya hanya dilakukan apabila terdapat beberapa persamaan sifat dari serat-serat yang dicampurkan, misalnya serat polyester dan serat rayon. Blending pada mesin drawing biasanya dilakukan dengan cara mengatur perbandingan rangkapan dan susunan sliver yang disuapkan pada mesin drawing passage pertama. Dengan cara tersebut, maka Persentase campuran yang diinginkan dapat dicapai. Perbandingan Persentase campuran yang lazim digunakan adalah sebagai berikut : Tabel 5.1 Macam-Macam Perbandingan Persentase Campuran No. Macam campuran serat Perbandingan persentase campuran 1. Polyester / kapas 65 % / 35 % 2. Polyester / rayon 65 % / 35 % 3. Kapas / rayon 80 % / 20 % 4. Polyacrilic / kapas 55 % / 45 % 5. Polyester / wol 55 % / 45 % 6. Kapas / kapas Tidak tertentu
2. Mixing Tujuan dari mixing di pemintalan ialah untuk mengurangi ketidakrataan hasil benangnya. Mixing biasanya dilakukan terhadap serat-serat yang sejenis. Biasanya kapas yang datang, walaupun spesifikasi telah ditetapkan dalam pemintalan, namun dalam kenyataannya sukar dipenuhi, mungkin disebabkan jumlah persediaan sangat terbatas. Adakalanya walaupun grade dan panjang staple sama dalam spesifikasinya, namun karena berasal dari berbagai daerah yang kondisinya tidak sama, maka dimungkinkan adanya perbedaan sifat antar kapas. Agar hasil produksi benang yang berasal dari kapas-kapas tersebut dapat dijamin kesamaannya, maka perlu dilakukan mixing. Mixing dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, antara lain : a. Pencampuran di lantai (floor mixing). b. Pencampuran dalam ruangan (bin mixing). c. Pencampuran selama penyuapan. PLPG Sertifikasi Guru
107
108
Rayon 110
Dari berbagai macam cara tersebut diatas, yang banyak digunakan ialah pencampuran selama penyuapan. Pada cara ini, biasanya disediakan ± 24 bal kapas yang disusun sekeliling feed lattice dari mesin pembuka (Hopper Bale Breaker). Kemudian dari setiap bal kapas diambil segumpal demi segumpal dengan tangan dan ditaruh diatas feed lattice, selanjutnya terus masuk kedalam mesin Hopper Bale Breaker. Walaupun antar blending dan mixing pada hakekatnya mengandung pengertian yang berbeda, dalam pengertian sehari-hari sering dicampur adukkan. Blending sering diberi pengertian apabila percampuran dilakukan terhadap jenis serat yang berbeda, sedang percampuran beberapa macam serat kapas untuk tujuan-tujuan tertentu dipatal-patal di Indonesia seringkali digunakan istilah mixing.
D. URUTAN PROSES PEMINTALAN 1. Pemintalan Benang Garu (Carded Yarn) Pemintalan benang kapas juga dikenal sebagai pemintalan serat pendek, dimana bahan baku yang digunakan mempunyai panjang antara 15 dan 50 mm. Pada proses pembuatan benang garu, kapas setelah melaui proses di mesin Carding terus dikerjakan di mesin drawing seperti urutan proses sebagai berikut : Bal Kapas
Blowing
Carding
Drawing I
Drawing II
Roving
Spinning
Winding Gambar 5.1 Urutan Proses Carded Yarn PLPG Sertifikasi Guru
108
109
Rayon 110
2. Pemintalan Benang Sisir (Combed Yarn) Dipasaran dikenal dua macam benang kapas yaitu : benang garu (Carded Yarn) dan benang sisir (Combed Yarn). Pada proses pembuatan benang sisir, kapas setelah melalui proses di mesin Carding harus melalui proses di mesin Combing sebelum diteruskan ke mesin drawing. Pada mesin Combing terjadi proses penyisipan untuk memisahkan seratserat pendek yang biasanya berkisar antara 12 % sampai dengan 18 % (sesuai kebutuhan) untuk dibuang sebagai comber noil. Benang Combing biasanya untuk keperluan kain rajut, benang jahit atau kain yang bermutu tinggi. Bal Kapas
Blowing
Carding
Pre Drawing
Super Lap
Combing
Drawing I
Drawing II
Roving
Spinning
Winding Gambar 5.2 Urutan Proses Combed Yarn PLPG Sertifikasi Guru
109
110
Rayon 110
E. TEST FORMATIF 1) 2) 3) 4)
Jelaskan persyaratan serat untuk dapat dipintal (Spinning Ability) ! Proses apa saja yang dilakukan dalam persiapan pergudangan bahan baku? Bagaimana cara menentukan grade serat kapas? Apa yang dimaksud dengan blending dan persyaratan apa yang harus dilakukan dalam blending? 5) Bagaimana perbedaan urutan proses pemintalan benang garu (carded yarn) dan benang sisir (comber yarn)?
PLPG Sertifikasi Guru
110
111
Rayon 110
BAB VI TEKNOLOGI PEMINTALAN Setelah anda mempelajari pada sub bab ini anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk : 1. Mengetahui unit-unit mesin pemintalan untuk serat kapas 2. Memahami susunan mesin-mesin pemintalan untuk serat kapas 3. Menjelaskan fungsi-fungsi dari mesin blowing, carding, combing, drawing, flyer, ring spinning dan open end 4. Menjelaskan mekanisme kerja mesin blowing, carding, combing, drawing, flyer, ring spinning dan open end
A. MESIN BLOWING Bahan baku blowing berupa bal serat, masing-masing diambil segumpal demi segumpal dengan tangan dan disuapkan kedalam penyuap. Serat-serat yang dikemas secara padat, perlu dibuka sehingga serat-serat yang ada didalamnya terurai dan terbuka. Dengan terurainya serat-serat tersebut maka serat-serat bahan baku akan mudah untuk dibersihkan. Mengingat hal tersebut maka proses utama yang terjadi pada blowing adalah proses pembukaan dan pembersihan serat. Proses-proses tersebut sangat dibutuhkan dalam menjamin kelancaran dan mutu produksi pada proses selanjutnya dalam pemintalan. Walaupun proses pembukaan dan pembersihan hanya sekitar 5 – 10 % dari total biaya pemintalan benang, tetapi hal ini sangat berpengaruh secara tidak langsung terhadap besarnya bahan baku yang hilang dan mutu benang yang diproduksi pada pemintalan. Selain proses pembukaan dan pembersihan dalam proses blowing juga terjadi proses pencampuran yang biasa disebut dengan blending. Proses pencampuran pada blowing dilakukan untuk mencampur bagian-bagian serat yang memiliki karakteristik yang berbeda-beda sehingga memiliki sifat yang homogen. Serat yang berada diatas bagian bal perlu dicampur dengan serat yang berada dibawah bal, dan juga untuk posisi-posisi yang lainnya.
1. Fungsi Mesin Blowing Tiga fungsi utama blowing yaitu pembukaan, pembersihan, dan pencampuran dilakukan oleh susunan mesin-mesin blowing (blowing lines) yang terdiri dari beberapa jenis mesin sehingga tiga fungsi utama tersebut dapat berjalan dengan baik sesuai dengan bahan baku yang sedang diproses. Besarnya komposisi/perbandingan ketiga fungsi utama tersebut tergantung dari karakteristik bahan baku yang diproses.
PLPG Sertifikasi Guru
111
112
Rayon 110
Dalam proses blowing, dilakukan pembukaan gumpalan-gumpalan serat hingga menjadi gumpalan yang lebih kecil (terurai). Dengan terbuka/terurainya serat maka akan terjadi proses pembersihan serat dari kotoran-kotoran. Jumlah pembukaan dan pembersihan biasa disebut dengan opening point dan cleaning point, sangat tergantung pada keadaan bahan baku yang sedang diproses. Jika bahan baku yang diproses memiliki kotoran yang banyak, maka besarnya proses pembersihan (cleaning point) akan lebih besar dari dua fungsi yang lainnya, sehingga mesin-mesin pembersih yang digunakan akan lebih banyak. Tetapi jika serat yang diproses telah bersih dan sifatnya homogen namun terkemas dalam bal yang sangat padat seperti serat-serat buatan, maka besarnya proses pembukaan (opening point) akan lebih besar dari fungsi-fungsi yang lainnya.
2. Urutan pada Mesin Blowing Berikut ini adalah contoh blowing lines yang biasa diterapkan dalam industri pemintalan benang: a. Blowing lines untuk serat alam Blowing lines untuk serat alam dapat dilihat pada gambar dibawah ini: Keterangan:
1. Susunan bal serat bahan baku 6. Fine opener (Opener + Cleaner) 2. Bale opener otomatis (Blendomat) 7. Multi mixer II 3. Kondenser 8. Pembersih debu (deduster) 5. Multi mixer I 9. Mesin Carding Gambar 6.1 Blowing Lines untuk serat alam Blowing lines untuk serat alam menggunakan 2 buah mixer (5 dan 7) dan 2 buah opener cleaner (6). Susunan seperti ini digunakan untuk mengolah seratserat alam seperti kapas.
b. Blowing lines untuk serat buatan Susunan mesin-mesin blowing untuk serat buatan dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 6.2 Blowing Lines untuk Serat Buatan
PLPG Sertifikasi Guru
112
113
Rayon 110
Keterangan: 1. Susunan bal serat bahan baku 6. Fine opener (Opener + Cleaner) 2. Bale opener otomatis (Blendomat) 8. Pembersih debu (deduster) 4. Pemisah logam (metal separator) 9. Mesin Carding 5. Multi mixer Blowing lines untuk serat buatan lebih pendek, pada susunan ini terdapat pemisah logam (4) untuk memisahkan logam dari serat-serat yang mungkin terbawa pada saat serat dibuat, sedangkan pencampuran, pembukaan, dan pembersihan lebih sedikit jika dibandingkan dengan Blowing lines untuk serat buatan. 3.
Mesin Bale Opener Mesin bale opener adalah mesin yang berfungsi untuk membuka gumpalan serat sehingga memudahkan fungsi-fungsi blowing lainnya yaitu pembersihan dan pencampuran. Selain berfungsi sebagai pembuka gumpalan serat, mesin ini juga dapat berfungsi untuk mencampur serat yang disuapkan terhadap mesin ini. Pada saat ini mesin bale opener mengalami perkembangan menjadi mesin pembuka bal otomatis yang biasa disebut blendomat. Gambar mesin bale opener dapat dilihat pada Gambar 6.3. a. Bagian-Bagian Utama Mesin Bale Opener
4
1 3
2
PLPG Sertifikasi Guru
113
114
Rayon 110
Gambar 6.3 Mesin Bale Opener
Bagian-bagian utama mesin bale opener konvensional terdiri dari : 1) Lattice penyuap 2) Lattice bawah Posisi latice bawah terletak secara horizontal, bagian mesin ini berfungsi untuk membawa gumpalan-gumpalan serat memasuki mesin.Penyuapan bahan baku terhadap lattice bawah bisa dilakukan secara manual maupun otomatis. 3) Lattice berpaku Bagian ini terdiri dali lattice yang pada permukaannya terdapat paku-paku yang tersebar rata pada seluruh permukaannya, posisi bagian ini pada mesin adalah horizontal, lattice berpaku berfungsi mangambil bahan baku dari latice bawah kemudian membawanya ke atas secara bertahap. 4) Pemukul (beater) Ada tiga jenis pemukul yang dipasang pada mesin bale opener: - Rol Pemukul, berfungsi untuk melepaskan serat-serat dari lattice berpaku - Rol Perata (Evener Beater), berfungsi untuk meratakan serat-serat yang ada pada latice berpaku sebelum dilepaskan oleh striper beater sehingga serat yang diambil oleh stripper beater memiliki jumlah serat yang tetap (rata). - Rol Pembersih, berfungsi untuk membantu fungsi evener beater dalam meratakan jumlah serat pada permukaan lattice berpaku. b. Mekanisme Kerja Mesin Bale Opener Serat-serat disuapkan pada lattice bawah menyebar merata pada seluruh permukaannya. Serat-serat tersebut dibawa memasuki mesin bale opener oleh lattice bawah. Serat-serat yang dibawa oleh lattice bawah selanjutnya diambil oleh lattice berpaku secara bertahap ke bagian atas mesin dengan posisi miring. Seratserat yang terbawa oleh lattice berpaku sebelum diambil oleh stripper beater diratakan terlebih dahulu eleh beater perata (evener beater), setelah rata serat diambil oleh stripper beater dan disuapkan pada mesin selanjutnya pada proses blowing yang biasanya adalah mesin-mesin pembersih bahan baku.
4. Mesin Super Cleaner Bahan baku pemintalan yang berupa serat-serat dalam bentuk bal setelah mengalami proses pembukaan pada mesin bale opener harus dibersihkan lebih lanjut karena serat yang keluar dari bale opener masih mengandung kotoran yang masih menempel pada serat. Dengan telah terbukanya gumpalan serat oleh mesin bale opener maka pembersihan serat akan lebih mudah untuk dilakukan. Proses pembersihan pada rangkaian mesin blowing dilakukan oleh mesin yang disebut Super Cleaner. Untuk melakukan fungsinya, mesin super cleaner terdiri dari beberapa komponen utama yang memiliki fungsi yang saling mendukung untuk proses PLPG Sertifikasi Guru
114
115
Rayon 110
pembersihan. Mesin ini terdiri dari rol-rol penyuap, rol-rol pemukul, mote knifes (pisau pembersih), dan peralatan listrik statis tegangan tinggi. Elemen-elemen utama tersebut disusun terstruktur membentuk sistem pembersihan bahan baku yang efisien sehingga kotoran yang melekat pada bahan baku yang berupa debu dan kotoran lainnya dapat terlepas dengan tanpa merusak serat yang sedang diproses. a. Bagian-Bagian Utama Mesin Super Cleaner Struktur susunan komponen-komponen mesin super cleaner dapat dilihat pada gambar dibawah ini: 1
2
3
4
6
5
6
7
Gambar 6.4 Mesin Super Cleaner 1) Rol-rol Penyuap Rol-rol penyuap terdiri dari tiga buah rol beralur yang terbuat dari aluminium campuran, berfungsi untuk menyuapkan bahan baku dari mesin sebelumnya yaitu mesin bale opener. 2) Rol Pengambil Rol ini berupa sepasang rol beralur yang terbuat dari baja yang dilengkapi dengan peralatan pegas untuk mengatur ketebalan serat yang diambil secara otomatis. 3) Rol Pemukul Berpaku Rol ini dipasang setelah rol pengambil dan berfungsi untuk membuka serat dengan pegangan yang baik sehingga mudah untuk disuapkan ke rol pemukul berikutnya. 4) Rol Permukaan Gigi Gergaji PLPG Sertifikasi Guru
115
116
Rayon 110
Rol ini terdiri dari dua buah dan dipasang sebagai rol pemukul yang kedua dan ketiga dengan fungsi sebagai pembuka, pembersih debu, dan pelurus seratserat yang diproses. 5) Mote Knife Mote knife pada mesin ini terdiri dari dari delapan buah yang dipasang di bawah rol-rol pemukul. Dibawah rol pemukul pertama dipasang 4 buah mote knife, dan dibawah rol pemukul kedua dan ketiga masing-masing 2 buah. Fungsi utama mote knife adalah untuk memisahkan antara kotoran dengan serat yang terlepas. Pada mesin ini, celah antara mote knife dengan rol pemukul serta kemiringannya dapat diatur sesuai dengan bahan baku yang diolah. 6) Peralatan Listrik Statis Tegangan Tinggi Peralatan ini dipasang diantara pemukul kesatu dan kedua dan diantara pemukul kedua dan ketiga. Peralatan ini berfungsi untuk membantu dalam meluruskan serat dengan memanfaatkan gaya magnetic pada listrik statis, selain itu peralatan ini juga membantu gumpalan serat bergerak dengan lancar tanpa masalah. 7) Pengumpul Debu dan Kotoran Debu dan kotoran yang terpisahkan dari serat oleh mote knife dikumpulkan dalam tempat pengumpul dan dihudap keluar dari mesin oleh kipas penghisap debu dan kotoran. b. Mekanisme Kerja Mesin Super Cleaner Serat-serat bahan baku dari mesin bale opener disuapkan kepada rol-rol penyuap mesin super cleaner kemudian diambil oleh pasangan rol pengambil, oleh rol ini ketebalan gumpalan serat yang masuk pada rol pemukul pertama diatur, kemudia serat-serat mengalami pembukaan dan pembersihan oleh rol pemukul pertama yang berupa rol pemukul berpaku yang dibawahnya terdapat mote knife. Dari rol pemukul pertama serat-serat bergerak ke pemukul kedua dan ketiga yang berupa rol pemukul gigi gergaji serta dibawahnya terdapat mote knife, pada kedua rol pemukul ini serat-serat mengalami pembersihan lebih lanjut sehingga debu dan kotoran yang melekat pada serat dapat terlepas dan serat menjadi lebih bersih. Ketika serat mengalami proses pembukaan dan pembersihan, pergerakan serat dibantu oleh peralatan listrik statis tegangan tinggi. Selain membantu pergerakan serat, peralatan ini juga membantu pelurusan serat. Kotoran yang terpisahkan dari serat oleh mote knife dikumpulkan pada suatu tempat dan dihisap oleh kipas penghisap keluar dari mesin.
5. Sistem Penyuapan Bahan Baku ke Mesin Carding Sistem penyuapan bahan baku terhadap mesin carding telah mengalami perkembangan dari mulai sistem lap feeding hingga sistem chute feed. Dengan pengembangan sistem penyuapan bahan baku ini kelancaran proses, tingkat produktifitas, dan mutu produk bisa ditingkatkan. PLPG Sertifikasi Guru
116
117
Rayon 110
a. Penyuapan Bahan Baku Sistem Lap Penyuapan bahan baku pada mesin carding dalam bentuk lap scutcher memiliki beberapa keuntungan, salah satunya adalah kemudahan dalam mengontrol ketebalan lap, dan pemasangan yang lebih fleksibel. Selain itu proses blending bisa dilakukan dengan sistem ini, masing-masing mesin carding secara individual bisa disuapkan lap dari serat-serat yang berbeda. Namun dari keuntungan-keuntungan tersebut ada beberapa kekurangan yang ada dalam sisten penyuapan lap atau flock yang diantaranya adalah: - lebih membutuhkan penangan secara manual dalam transportasi bahan dan pergantian lap - ada kemungkinan keterlambatan pergantian lap ketika lap habis, jika lap dalam mesin carding habis harus segera diganti dengan lap baru, - lebih banyak waste (limbah) yang terbuang karena pergantian lap dan perbaikan kesalahan penggantian lap, - ada kemungkinan macet pada taker-in karena lap yang disuapkan terlalu tebal atau lebih tebal dari biasanya. b. Penyuapan Bahan Baku Sistem Chute feed Seksi Tunggal Pada sistem Chute Feed seksi tunggal kolom bahan baku dengan tinggi tertentu didorong kedepan menuju roll penyupan (feed roll). Pada sistem ini penyuapannya tidak dilengkapi dengan sistem pembukaan bahan baku, pembukaan bahan baku hanya terdapat pada peralatuan penyalur bahan baku pusat. Bentuk chute feed seksi tunggal adalah sederhana, tidak terlalu rumit, dan ekonomis, serta mudah dalam perawatannya, tetapi sistem ini tidak cukup baik untuk sebuah sistem penyuapan bahan baku carding. Pada sistem ini terdapat distributor pusat yang berfungsi untuk membuka dan dan menyalurkan bahan baku secara kontinyu kepada saluran bahan baku carding utama dan dilanjutkan kepada cabang-cabang saluran bahan baku yang langsung menuju sistem penyuapan pada mesin carding. Instalasi penyuapan bahan baku sistem Chute feed Seksi Tunggal dapat dilihat pada gambar 6.5 berikut ini :
PLPG Sertifikasi Guru
117
118
Rayon 110
Gambar 6.5 Sistem Penyuapan Chute Feed Seksi Tunggal c. Penyuapan Bahan Baku Sistem Chute feed Seksi Ganda Penyuapan Bahan Baku Sistem Chute feed Seksi Ganda lebih rumit dibandingkan sistem chute feed seksi tunggal tetapi dapat menghasilkan penyaluran bahan baku carding yang lebih baik. Pada sistem ini, bahan baku yang disalurkan dari mesin blowing sebelum memasuki taker-in pada mesin carding akan dibuka terlebih dahulu kemudian dikontrol ketebalannya sehingga bahan baku yang disuapkan pada mesin carding memiliki kerataan yang baik. Konstruksi penyuapan bahan baku sistem chute feed seksi ganda dapat dilihat pada gambar 6.6 berikut ini:
Gambar 6.6 Sistem Penyuapan Chute Feed Seksi Ganda Bahan baku yang didistribusikan oleh saluran bahan baku utama masuk ke saluran sistem ini dan langsung disuapkan kepada rol pembuka (8) oleh satu pasang rol penyuap (6) . Pada tahap ini bahan baku mengalami pembukaan dan pembersihan dari debu-debu yang masih terkandung pada bahan baku. Setelah mengalami pembukaan, bahan baku langsung disalurkan pada kolom bahan baku (11), pada kolom bahan baku ini terdapat photo cell (10) yang akan mengatur tinggi permukaan bahan baku dengan cara mengontrol putaran rol pemasukan bahan baku untuk rol pembukaan (14). Kolom bahan baku yang terbentuk selanjutnya PLPG Sertifikasi Guru
118
119
Rayon 110
akan memasuki mesin carding melalui tiga rol penyuap (12) yang digerakan langsung oleh mesin carding menuju rol penyuap di mesin carding (13).
B. MESIN CARDING Mesin Carding adalah mesin yang mengubah bentuk lap menjadi sliver. Lap hasil mesin Blowing masih berupa gumpalan-gumpalan kapas yang mengandung serat-serat pendek dan kotoran. Gumpalan-gumpalan kapas tersebut masih perlu dibuka dan dibersihkan lebih lanjut pada mesin Carding. Sistem penyuapan bahan baku terhadap mesin carding telah mengalami perkembangan dari mulai sistem lap feeding hingga sistem chute feed. Dengan pengembangan sistem penyuapan bahan baku ini kelancaran proses, tingkat produktifitas, dan mutu produk bisa ditingkatkan. 1. Fungsi Carding Proses yang terjadi pada mesin carding memliki fungsi secara umum adalah untuk membuka serat secara individu, membersihkan, dan membentuk sliver carding. Secara rinci fungsi mesin carding adalah : a. Membuka gumpalan serat lebih lanjut b. Membersihkan kotoran-kotoran serat (impurities) dan debu yang masih terdapat didalam gumpalan kapas c. Menguraikan neps d. Mengurangi/menghilangkan serat pendek e. Mengorientasikan serat searah sumbu sliver f. Membentuk sliver.
2. Prinsip Kerja Mesin Carding Pada prinsipnya, proses carding adalah melewatkan lapisan serat diantara dua permukaan yang menyerupai parut kawat yang biasa disebut dengan flat dan slilinder. Flat berupa lempengan-lempengan yang permukaannya ditutup oleh flexible wire clothing dan dihubungkan satu dengan yang lainnya sehingga membentuk conveyor/lattice, sedangkan silinder berupa tabung besar yang permukaannya menyerupai parut kawat (metallic wire clothing). Besarnya kecepatan silinder dan flat berbeda, kecepatan flat lebih lambat dan kecepatan slilnder sangat cepat. Dengan keadaan seperti ini maka serat yang berada diantara kedua permukaaan akan terurai dan tersebar diantara silinder dan flat, karena jarak antara silinder dan flat sangat sempit maka serat-serat tersebut akan membentuk lapisan tipis dan tersebar merata pada permukaan silinder yang bergerak cepat dengan arah serat searah dengan arah gerakan permukaan silinder.
PLPG Sertifikasi Guru
119
120
Rayon 110
Gambar 6.3 Skema Mesin Carding Keterangan : 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Feeder Hopper Taker – In (Licker –In) Silinder utama Top Flat Doffer Calender Roll Coiler
Pada instalasi modern seperti yang ditunjukan pada gambar 6.3, bahan baku didistribusikan melalui saluran bahan baku dari proses blowing (1) menuju mesin carding melalui sistem penyuapan chute feed pada mesin carding. Bahan baku yang terbentuk pada sistem chute feed ini langsung disuapkan melalui rol penyuap pada feeder hopper menuju landasan penyuap yang secara perlahan mendorong lapisan serat menuju daerah taker-in (2). Bagian dari lapisan bahan baku dari rol penyuap harus tersisir dan terbuka menjadi individu-individu serat yang terbuka oleh taker-in, serat-serat ini melewati peralatan grid bar dan dipindahkan pada silinder utama (3). Pada saat serat-serat melalui mote knife, grid bar, dan daerah carding action, sebagian besar kotoran yang terkandung dalam serat akan jatuh ke bawah melewati grid bar dan terkumpul pada saluran limbah. Kapas yang terbawa oleh taker-in, kemudian dibawa ke depan sampai bertemu dengan permukaan silinder utama (3) yang bergerak lebih cepat. Karena arah jarum-jarum pada permukaan silinder searah dengan jarum-jarum dari taker-in yang bergerak lebih lambat, maka serat-serat yang berada di permukaan rol pengambil akan dipindahkan ke permukaan silinder dan terus dibawa ke atas dan berada diantara permukaan silinder dan top flat (4), disinilah terjadi carding action. Kecepatan silinder jauh lebih besar daripada kecepatan flat dan kedudukannya saling berhadapan. Hal ini mengakibatkan lapisan kapas yang PLPG Sertifikasi Guru
120
121
Rayon 110
terdapat di antara kedua permukaan tersebut akan tergaruk dan terurai. Serat-serat pendek beserta kotoran-kotorannya akan menempel pada jarum-jarum flat. Oleh sisir flat, lapisan kapas digaruk hingga lepas dari jarum-jarum flat. Serat kapas yang menempel pada jarum-jarum pada permukaan silinder terus dibawa ke bawah sampai titik singgung dengan permukaan doffer(5). Doffer mengubah serat-serat yang dibawa oleh silinder menjadi lapisan serat (web), hal in terjadi karena kecepatan doffer lebih lambat dibandingkan kecepatan silinder. Peralatan pengambil web (doffer stripper) mengambil web dari doffer dan mengubahnya dari bentuk web menjadi sliver kemudian mengantarkannya kepada calender rol (6) yang akan menekan sliver tersebut sehingga memiliki diameter tertentu. Dari calendar roll, sliver yang terbentuk masuk kepada coiler (7) yang akan menyimpannya dalam can.
3. Gerakan Utama pada Mesin Carding Pada mesin carding ada dua jenis gerakan pokok yang dilakukan oleh dua permukaan dari komponen mesin yang berbeda pada mesin carding yaitu gerakan penguraian (carding action) dan gerakan pengelupasan/perpindahan (striping action). a. Gerakan Penguraian (Carding Action) Carding action adalah suatu gerakan yang digunakan untuk membuka dan menguraikan serat yang masih berupa gumpalan-gumpalan. Gerakan penguraian (carding action) terjadi pada daerah antara permukaan flat dengan permukaan silinder. Pada daerah ini arah kemiringan ujung jarum yang menutupi permukaan flat dan arah kemiringan jarum yang menutupi permukaan silinder saling berlawanan arah, karena silinder bergerak sangat cepat dan flat bergerak lambat, jarak antara keduanya sangat sempit, sedangkan arah gerak flat dan silinder adalah searah, maka pada keadaan ini seolah-olah ujung jarum yang tajam pada silinder menabrak ujung jarum yang tajam pada permukaan flat, akbat dari peristiwa ini serat-serat yang berada di antara flat dan silinder mengalami penguraian menjadi serat-serat individu yang tersebar merata pada permukaan silinder. Peristiwa gerakan penguraian ini dapat dilihat pada gambar 6.4 dibawah ini. Lambat
Cepat
Gambar 6.4 Gerakan Penguraian (Carding action)
PLPG Sertifikasi Guru
121
122
Rayon 110
b. Gerakan Pengelupasan/Pemindahan (Striping action) Gerakan Pengelupasan/Pemindahan (striping action) pada mesin carding terjadi pada daerah antara permukaan taker-in dengan permukaan silinder, pada daerah ini bahan baku berpindah tempat dari permukaan taker-in kepada permukaan silinder. Gerakan ini juga terjadi pada daerah antara permukaan silinder dengan permukaan doffer, pada daerah ini bahan baku pada permukaan silinder berpindah tempat kepada permukaan doffer. Pada daerah pertama (antara taker-in dan silinder) arah kemiringan jarum pada permukaan taker-in dan silinder memiliki arah yang sama sedangkan kecepatan silinder lebih cepat dari pada kecepatan silinder, dengan jarak yang sempit, maka pada daerah ini seolah-olah ujung-ujung jarum pada permukaan silinder menyapu punggung jarum pada permukaan taker-in sehingga bahan baku yang berada pada permukaan taker in berpindah tempat ke permukaan silinder. Penjelasan secara ilustrasi dapat dilihat pada gambar 6.5 berikut ini:
Lambat
Cepat
Gambar 6.5 Gerakan Penguraian (Striping action)
4. Perhitungan Mesin carding konvensional biasanya digerakan oleh hanya satu motor, motor ini menggerakan secara langsung taker-in, silinder utama, dan bagian-bagian mesin yang lainnya baik secara langsung maupun tidak langsung melalui sabuk penggerak (belt) dan gigi-gigi penghubung. Pada mesin carding modern yang berkecepatan tinggi penggerak mesin tidak hanya mengandalkan satu motor, tetapi telah dilengkapi dengan beberapa motor penggerak sehingga masing-masing bagian pada mesin carding digerakan tersendiri oleh satu motor, hal ini sangat menguntungkan dalam menyeting mesin. Dengan suatu mekanisme gearing dan belt tertentu mesin carding dapat berjalan dengan baik memenuhi tujuan proses carding. Struktur gearing pada mesin carding didesain sedemikian rupa sehingga kecepatan masing-masing bagian mesin sesuai dengan perhitungan-perhitungan mengenai regangan mekanik dan regangan nyata yang harus terjadi pada proses carding.
PLPG Sertifikasi Guru
122
123
Rayon 110
a. Regangan Mekanik (RM) Regangan mekanik yang terjadi pada mesin carding sangat menentukan besarnya sliver yang dihasilkan. Regangan mekanik ditentukan oleh besarnya kecepatan masing-masing bagian pada mesin carding. Regangan mekanik pada mesin carding terjadi pada daerah antara rol penyuap dengan taker-in, antara takerin dengan silinder, dan antara silinder dengan doffer. Regangan yang terjadi antara silinder dan doffer adalah regangan negatif, artinya pada daerah ini terjadi proses pengumpulan serat dari silinder pada permukaan doffer. Setelah bahan baku keluar dari doffer biasanya tidak terjadi regangan mekanik. Regangan mekanik total pada mesin carding adalah perbandingan antara kecepatan rol penyuap dengan kecepatan doffer.
RM
Kecepatankelilingdoffer Kecepatankelilingrol penyuap
b. Regangan Nyata (RN) Regangan nyata pada mesin carding terjadi karena adanya proses pembersihan pada saat terjadinya proses, dari proses pembersihan akan dihasilkan limbah. Besarnya tingkat pembersihan sangat mempengaruhi besarnya regangan nyata pada proses carding. Pada proses carding terjadi pembersihan kotoran dan pemisahan serat-serat pendek dari bahan baku, limbah yang terjadi pada mesin berasal dari flat strip dan under casing. Besarnya regangan nyata dihitung dari perbandingan berat bahan per satuan panjang yang disuapkan dengan berat sliver per satuan panjang yang dihasilkan. Untuk mesin carding lama yang menggunakan sistem penyuapan lap regangan nyata dihitung dengan membandingkan nomor lap yang disuapkan dengan nomor sliver yang dihasilkan, sedangkan untuk mesin-mesin baru yang menggunakan sistem penyuapan chute feed, besarnya regangan nyata dapat dihitung dari regangan mekanik dengan memperhatikan faktor prosentase limbah yang terjadi dengan rumus:
RN
100 RM 100 %L
dimana: RN : Regangan Nyata RM : Regangan Mekanik L : Limbah Regangan nyata dapat dihitung dengan membandingkan berat bahan yang masuk (lap) dan berat bahan yang keluar (sliver) dalam satuan panjang yang sama. Atau dengan membandingkan nomor keluar (sliver) dengan nomor masuk (lap).
PLPG Sertifikasi Guru
123
124
Rayon 110
Bila pada mesin Carding konvensional yang menggunakan lap, mempunyai panjang 40 yards dan beratnya = 16,45 kg, sedangkan sliver yang dihasilkan adalah Ne1 = 0,149, maka RN dapat dihitung sebagai berikut : 16,45 kg lap = 40 yards
1 lb lap
453,6 40 hank 0,00131 16,45 x1000 840
Jadi nomor lap = 0,00131 (Ne1) Regangan Nyata (RN) Nomorkeluar 0,149 113,74 Nomormasuk 0,00131 Dari Regangan Nyata, dapat dihitung Regangan Mekaniknya. Bila mesin Carding mempunyai limbar sebesar 5 %, maka :
RM
(100 % Limbah) RN 100
RM
(100 5) 113,74 108,05 100
c. Kapasitas Produksi Kapasitas produksi mesin carding dapat ditentukan dengan mengetahui kecepatan permukaan doffer dan nomor sliver yang dihasilkannya. Kecepatan permukaan doffer mesin carding dapat dihitung dengan melihat gearing diagram dari mesin tersebut, bentuk penampang doffer adalah lingkaran, maka untuk menentukan kecepatan permukaannya sangat tergantung pada rpm dan diameter doffer tersebut. Kecepatan permukaan doffer dalam perhitungan produksi menunjukkan panjang sliver yang dihasilkan oleh mesin carding dalam satuan waktu tertentu. Sliver yang dihasilkan mesin carding memiliki nomor tertentu, nomor ini menunjukan berat per satuan panjang dari sliver tersebut. Dengan mengetahui nomor sliver carding dan besarnya kecepatan permukaan doffer maka kapasitas produksi mesin carding dapat dihitung dengan satuan berat per satuan waktu. Dalam setiap proses produksi selalu ada ketidaksesuaian antara perhitungan produksi dengan produksi sebenarnya. Selisih antara perhitungan dan produksi nyata ini disebut faktor effisiensi. Hal ini terjadi karena dalam prosduksi masalahmasalah pasti terjadi seperti putus sliver, slip, dan lain sebagainya. PLPG Sertifikasi Guru
124
125
Rayon 110
C. MESIN COMBING Proses penyisiran pada mesin combing dilakukan dalam rangka meningkatkan kualitas sliver yang keluar dari mesin carding. Proses ini menghilangkan serat pendek, pelurusan serat yang lebih baik dan menghilangkan nep serta kotoran yang mungkin masih terdapat dalam sliver carding . Dari fungsi tersebut, proses combing pada dasarnya bertujuan untuk memperoleh benang kualitas yang sangat baik, dan untuk memenuhi hal itu, maka bahan baku yang digunakan harus memiliki ciri-ciri fisik dan mekanik diatas rata-rata sejak awal proses pemintalan. Tergantung dari bahan yang diproduksi, limbah combing bervariasi dari 12%-25%. Serat-serat didalam sliver hasil mesin carding sebagian besar mempunyai ujung yang tertekuk dibagian belakangnya. Dengan adanya tekukan serat, maka pelurusan dan penjajaran serat pada mesin drawing tidak akan sempurna. Untuk menghilangkan/ meluruskan tekukan-tekukan serat tersebut, selain mesin drawing juga dapat digunakan mesin combing dalam melaksanakannya dengan jalan penyisiran. Penyisiran ini juga dapat berfungsi meluruskan tekukan serat disamping serat ini terjadi bilamana letak tekukan selama penyuapan ada dibagian depan serat, sedang bagian belakangnya dalam keadaan dijepit.
1. Persiapan Combing Tujuan dari proses persiapan combing adalah untuk meluruskan serat, memperbaiki kerataan berat persatuan panjang dan dan mengubah sliver carding menjadi lap kecil yang sesuai untuk penyuapan mesin combing. Pada mesin-mesin persiapan combing model lama, beberapa sliver carding disuapkan berjajar satu sama lain pada mesin sliver lap dan hasilnya berupa lap kecil yang digulung pada bobin. Beberapa lap kecil tersebut kemudian disuapkan ke mesin ribbon lap dan hasilnya berupa lap kecil yang lebih rata dan lebih lurus seratseratnya. Karena penggulungan lap kecil pada bobin di mesin sliver lap tidak dapat memuat banyak, maka bobin lekas penuh dan segera harus dilakukan doffing sehingga efisiensi mesin menjadi rendah. Apabila lap kecil pada mesin ribbon lap, maka gulungan lap kecil pada bobin juga cepat habis, penggantian lap kecil yang disuapkan harus sering dilakukan, sehingga memerlukan perhatian dan pelayanan yang lebih banyak. Untuk meningkatkan efisiensi mesin-mesin persiapan combing maka pada mesin model baru, beberapa sliver carding yang disuapkan dan telah mengalami peregangan tidak digulung dalam bentuk lap kecil melainkan dikumpulkan menjadi satu melalui terompet dan ditampung dalam can besar. Karena mesin tersebut tidak menghasilkan lap kecil, maka sesuai dengan tujuan mesin tersebut, lazim disebut mesin pre drawing. Beberapa sliver hasil mesin pre drawing kemudian disuapkan ke mesin lap former (super lap) dan hasilnya PLPG Sertifikasi Guru
125
126
Rayon 110
berupa lap kecil yang sesuai untuk penyuapan mesin combing. Karena sliver yang disuapkan tersedia cukup banyak dalam can, maka penyuapan tidak cepat habis, sehingga tidak banyak memerlukan perhatian dan pelayanan. Secara singkat urutan proses persiapan combing dapat digambarkan sebagai berikut: Model Lama
Model Baru
Carding
Carding
Sliver Lap
Pre Drawing
Ribbon lap
Lap former (super lap)
Combing Combing (a)
(b)
Gambar 6.6 Urutan Proses Persiapan Combing (a) Model Lama (b) Model Baru Kalau kita perhatikan perkembangan proses persiapan combing seperti terlihat pada kedua urutan proses tersebut diatas, pada hakekatnya tidak ada penyingkatan proses, kecuali peningkatan efisiensi. Hal ini disebabkan karena apabila satu proses dihilangkan maka sebagian besar dari serat-serat yang mempunyai tekukan akan disuapkan dalam arah yang salah sehingga hasil pelurusan serat selama penyisiran kurang efektif. Hal ini dapat terlihat jelas pada gambar berikut ini.
Gambar 6.7 Arah Penyuapan Serat pada Mesin Combing PLPG Sertifikasi Guru
126
127
Rayon 110
Gambar 6.7 (a) memperlihatkan arah penyuapan tekukan serat yang betul sehigga tekukan serat dapat diluruskan selama penyisiran. Sedang gambar 6.7 (b) memperlihatkan arah penyuapan tekukan serat yang salah sehingga tekukan serat tidak terluruskan pada waktu penyisiran. Berdasarkan uraian tersebut diatas, maka pada urutan proses persiapan combing baik model lama maupun baru, harus disusun sedemikian rupa sehingga penyuapan serat pada mesin combing, sebagian besar tekukan serat berada dibagian depan seperti yang terlihat pada gambar 6.7 (a). Dengan demikian sebagian besar tekukan serat dengan mudah dapat diluruskan oleh sisir-sisir mesin combing. Pada cara model baru yaitu dengan urutan mesin-mesin pre drawing dan lap former, maka selain mesin pre drawing mengubah kedudukan tekukan serat dari bagian belakang (travelling hook) ke bagian depat serat (leading hook), maka mesin pre drawing juga berfungsi sebagai mesin drawing. Dengan memasang 1 atau 3 mesin drawing sebagai proses pre drawing, yang kemudian hasil slivernya disuapkan pada lap former, maka serat-serat dari lap hasil lap former yang akan disuapkan ke dalam mesin combing, akan mempunyai tekukan yang terletak dibagian depan (leading hook). Dengan demikian sisir pada mesin combing dapat menyisir serat serta meluruskan tekukan, karena bagian belakang serat dalam keadaan dijepit. Pemakaian mesin lap former dan mesin ribbon lap (gambar 6.7 (a)), meskipun juga mengubah letak tekukan serat dari bagian belakang (lap hasil lap former) ke bagian depan (lap hasil ribbon lap) yang kemudian disuapkan ke mesin combing, tetapi dengan cara ini peregangan (drafting) dan pelurusan tekukan serat sebagai akibat proses peregangan pada mesin drawing kurang sempurna, karena fungsi utama dari lap former yaitu membuat lap dengan memberikan peregangan yang kecil. Dengan demikian hasil proses berikutnya tidak akan lebih baik dari cara seperti pada gambar 6.8 (b), dimana dengan cara ini lebih banyak dilakukan peregangan dengan mesin drawing, sehingga seratseratnya makin terarah dan sejajar. Karena adanya kekurangan pada cara seperti gambar 6.7 (a), maka cara yang konvensional ini tidak lazim dipakai lagi, yang berarti bahwa mesin sliver lap juga sudah jarang sekali dijumpai dalam urutan proses persiapan combing pada proses pemintalan model baru. a. Mesin Pre Drawing Mesin persiapan combing model baru pada prinsipnya berfungsi sama, yaitu membuat lap kecil yang lebih rata sebagai bahan penyuap combing. Mesin persiapan combing model baru banyak digunakan dewasa ini adalah mesin Pre Drawing dan mesin lap Former. Mesin Pre Drawing ini bekerjanya adalah sama dengan mesin drawing biasa. Sebagai bahan penyuapan digunakan sliver hasil mesin Carding. Biasanya 6 – 8 buah sliver dirangkap menjadi satu, kemudian setelah PLPG Sertifikasi Guru
127
128
Rayon 110
melalui proses peregangan akan dihasilkan sliver yang lebih rata, letak seratseratnya lebih sejajar jika dibandingkan dengan sliver hasil mesin Carding. Penempatan can yang berisi sliver hasil mesin Carding harus diatur sedemikian rupa sehingga slivernya tidak boleh habis dalam waktu yang bersamaan.
Gambar 6.8 Skema Mesin Pre Drawing Keterangan : 1. Pengatur sliver 2. Pelat penampung 3. Pasangan rol peregang 4. Pembersih 5. Pelat pengantar 6. Terompet 7. Rol penggilas 8. Coiler 9. Penyangga can (can table) 10. Can Can berisi sliver carding diletakkan secara teratur di belakang mesin sebanyak 8 sampai 10 buah can. Ujung sliver satu per satu dilalukan melalui pengantar sliver (1). Dari pengantar sliver diteruskan ke pelat penampung (2) yang biasanya terdapat sekat untuk memisahkan sliver satu dengan lainnya agar supaya penyuapan dapat merata pada rol peregang (3). Oleh rol peregang belakang sliver ditangkap dan diteruskan ke rol di depannya, dimana kecepatan permukaan rol peregang ini makin ke depan semakin besar, sehingga sliver lebih sejajar dan lurus dan sekeluarnya dari rol depan terus meluncur di atas pelat pengantar (5) untuk diantarkan ke coiler. Selanjutnya kapas dilewatkan melalui terompet (6) kemudian digilas oleh rol penggilas (7) dan hasilnya berupa sliver terus masuk ke dalam can tersusun rapih karena perputaran coiler. Di atas rol peregang terdapat pembersih (4) yang gunanya untuk membersihkan serat kapas yang menempel pada rol peregang atas. Mesin ini PLPG Sertifikasi Guru
128
129
Rayon 110
biasanya diperlengkapi dengan peralatan otomatis yang dapat menghentikan mesin apabila terdapat sliver putus. b. Mesin Lap Former (Super Lap) Seperti halnya pada mesin persiapan combing lama, maka pada akhir proses mesin persiapan combing model barupun berakhir dengan hasil lap, yang dapat digunakan sebagai bahan penyuap mesin combing. Sliver yang dihasilkan oleh mesin pre drawing, dikerjakan lebih lanjut pada mesin lap former. Jadi tujuan dari proses lap former adalah : Mengadakan perangkapan beberapa sliver pre drawing untuk disuapkan bersama sama ke mesin lap former. Mengadakan peregangan lebih lanjut untuk mendapatkan kesejajaran serat yang lebih baik dan lebih lurus. Membuat lap dengan ukuran kecil sebagai penyuap mesin Combing. Karena sebagai penyuap mesin lap former berupa sliver hasil pre drawing yang letak serat-seratnya sudah lurus dan sejajar, maka dihasilkan lap yang lebih rata dan letak serat-seratnya lebih sempurna. Di samping membantu mempermudah proses penyisiran, kerusakan serat juga berkurang. Karena letak serat-seratnya sudah teratur maka penyisiran pada mesin combing akan berlangsung lebih mudah, sehingga kemungkinan dapat mempercepat proses penyisiran yang berarti kecepatan mesin bertambah efisiensi mesin akan lebih baik. Apabila hal ini dapat terjadi maka biaya ongkos produksi dapat lebih kecil.
Gambar 6.9 Mesin Lap Former
Gambar 6.10 Alur Proses Mesin Lap Former
PLPG Sertifikasi Guru
129
130
Rayon 110
Keterangan : 1. Rol pengantar 2. Pelat pengantar 3. Pasangan rol peregang 4. Pembersih 5a. Rol penekan 5b. Rol penggilas 6. Rol penggulungn lap 7. Penahan bobin Bahan yang disuapkan berupa sliver hasil mesin pre drawing, yang kemudian dikerjakan lebih lanjut pada mesin lap former. Sliver dalam can hasil mesin pre drawing diletakkan secara teratur dibelakang mesin. Pengaturan dilakukan sedemikian rupa, sehingga sliver dalam can tidak boleh habis dalam waktu yang bersamaan. Selanjutnya ujung sliver dilalukan pada pengatur (1) pelat pengantar (2), rol penekan (5a) rol peregang (3), rol penggilas (5b) terus digulung pada rol penggulung (6). Sliver yang melewati pengantar (2) terkumpul berjajar selebar rol peregang. Di sini kapas akan mengalami proses peregangan dan peregangan ini terjadi karena adanya perbedaan kecepatan permukaan rol peregang yang satu terhadap rol peregang yang lainnya. Sekeluarnya dari rol peregang terus diadakan peregangan pada rol penggilas untuk memadatkannya. Setelah kapas keluar dari rol peregang kemudian digilas oleh rol penggilas (5b) dan hasilnya berupa lap yang cukup padat, terus digulung pada bobin. Besarnya tekanan rol penggilas (5b) dapat diatur menurut tebalnya lap yang dihasilkan.Agar penggulungan lap dapat berlangsung dengan baik, maka bobin harus betul-betul menempel pada rol penggulung. Setelah penggulungan lap pada bobin telah mencapai ukuran yang diinginkan, kemudian dilakukan doffing (pengambilan lap). Dengan demikian maka lap yang dihasilkan telah siap untuk disuapkan ke mesin Combing.
2. Mesin Combing Setelah hasil mesin Carding di proses dalam mesin-mesin persiapan Combing, maka hasilnya berupa lap yang digunakan sebagai bahan penyuap mesin Combing. Pada mesin Combing ini akan terjadi proses penyisiran. Proses penyisiran tersebut pada hakekatnya terdiri dari beberapa gerakan secara bergantian dengan urutan sebagai berikut : 1) Lap yang disuapkan oleh sepasang penjepit ke arah lebar lap. 2) Ujung-ujung serat yang keluar dari jepitan kemudian disisir oleh pasangan beberapa sisir. 3) Ujung-ujung serat yang panjang kemudian dicabut oleh pasangan rol melalui sisir atas. PLPG Sertifikasi Guru
130
131
Rayon 110
Dengan cara demikian maka serat-serat pendek, kotoran kotoran akan dipisahkan dan serat-seratnya menjadi lurus dan sejajar. Serat-serat pendek tersebut harus dipisahkan karena dapat mengurangi kerataan benang yang dihasilkannya. Tujuan dari proses penyisiran pada mesin Combing ialah untuk : a. Memisahkan serat-serat pendek. b. Memisahkan / membuang kotoran-kotoran yang ada pada kapas c. Meluruskan serat-serat sehingga letak serat-seratnya sejajar satu sama lain.
Gambar 6.11 Gambar Mesin Combing Biasanya kapas yang dikerjakan melalui proses Combing untuk pembuatan benang nomor halus (Ne1 50 ke atas) dan benang tersebut disebut benang sisir (Combed Yarn). Disamping untuk pembuatan benang halus, benang-benang rajut dan benang jahit juga dibuat melalui proses Combing. Selain itu dalam pembuatan benang campuran kapas rayon, benang campuran kapas poliester misalnya, sebelum diblending serat kapasnya juga harus diproses melalui mesin Combing. Lap combing yang berasal dari mesin lap former disuapkan melalui sepasang rol penyuap yang berputar secara periodik dan disesuaikan dengan kecepatan penyuapan. Lap yang telah disuapkan kemudian dijepit oleh pisau penjepit/nipper (3) yang harus memegang lap selama tahap penyisiran dan membawa serat-serat untuk dikumpulkan.
PLPG Sertifikasi Guru
131
132
Rayon 110
Gambar 6.12 Pisau Penjepit (Nipper) Pada Mesin Combing Nipper ini berbentuk persegi dan terbuat dari aluminium yang terdiri dari dua lempeng yaitu penjepit bawah dan penjepit atas. Penjepit bawah berfungsi sebagai landasan penjepit yang bergerak mendatar maju mundur. Penjepit atas sebagai pisau penjepit yang ujungnya mempunyai lekukan sesuai dengan tonjolan pada landasan penjepit sehingga akan memegang berkas serat selama proses penyisiran. Tahapan berikutnya adalah penyisiran serat yang dilakukan oleh sisir utama yang terpasang pada setengah dari permukaan silinder dengan kepadatan jarum yang berbeda dari baris pertama sampai terakhir. Silinder ini terletak di atas penjepit bawah dan bergerak mengikuti gerakan penjepit bawah. Sisir utama ini berputar sekitar 200-250 rpm dan jarum yang ada pada sisir utama akan menembus berkas serat yang disuapkan serta menyisirnya. Penyisiran ini mengakibatkan serat-serat yang terjepit akan menjadi sejajar sedangkan seratserat yang tidak terjepit oleh pisau akan terbawa dan menjadi limbah.
Gambar 6.13 Sisir Utama Serat yang terjepit oleh pisau penjepit dan kemudian disisir oleh sisir utama, mendapatkan penyisiran kembali oleh sisir linear yang ditunjukkan pada Gambar 6.14. Sisir linear ini merupakan sebaris sisir yang jarum-jarumnya halus serta rapat, dan terpasang kuat pada dudukannya yang dapat bergerak naik turun. Fungsi utama dari sisir linear ini terutama untuk menyisir bagian serat yang letaknya dekat penjepit yang belum tersisir oleh sisir utama.
Gambar 6.14 Sisir Linear Bagian yang terpenting pada mesin combing adalah bagian penyisiran dan pencabutan serat, karena dibagian inilah serat-serat diluruskan, disejajarkan dan PLPG Sertifikasi Guru
132
133
Rayon 110
kotoran-kotoran serta serat-serat pendek dipisahkan oleh adanya proses penyisiran yang terjadi pada mesin combing. Detail bagian ini ditunjukkan pada Gambar 6.15 berikut.
Gambar 6.15 Bagian Penyisiran dan Penyambungan Pada Mesin Combing Keterangan : 1) Rol penarik 2) Sisir linear 3) Pisau penjepit (Nipper) 4) Rol Penyuap 5) Serat Pergerakan bagian-bagian pada mesin combing adalah sebagai berikut: Tahap 1: Penyisiran serat Pisau penjepit (Nipper) bergerak maju mundur dan menutup, meninggalkan sebagian serat yang merupakan seberkas serat untuk disisir. Panjang serat sekitar 10-15 mm dengan jarak minimal antara pisau penjepit dan rol pencabut ditambah bagian penyuapan. Sisir utama menembus seberkas dengan jarum yang terdapat padanya dan menghilangkan serat bersama dengan nep dan benda asing yang tidak terjepit oleh pisau penjepit. Rol penyuap, sisir atas dan rol pencabut dalam keadaan diam
Gambar 6.16 Combing Action PLPG Sertifikasi Guru
133
134
Rayon 110
Tahap 2: Serat sebelumnya bergerak maju mundur Setelah jarum terakhir pada sisir utama meninggalkan serat, rol pencabut berputar berlawanan arah untuk mengambil sebagian dari web yang telah terbentuk kembali sekitar 5 cm. Penjepit serat maju menuju rol pencabut dan kemudian terbuka. Rol penyuap, sisir utama dan Silinder pengumpan, melingkar dan linier sisir dan silinder stripper tetap siaga.
Gambar 6.17 Gerakan Maju Mundur
Tahap 3: Kondensasi serat Rol pencabut bergerak dalam arah positif, membawa serat menuju kedepan sekitar 8–9 cm. Sisir atas menancapkan jarumnya kedalam serat, menjaga agar serat-serat yang tidak tersisir maju kedepan. Penjepit serat, akan terbuka mencapai jarak minimal dari rol pencabut dan kemudian berbalik arah. Sementara penjepit bergerak mundur, rol penyuap berputar untuk menyuapkan lap kedepan sekitar 4 – 6 mm. Sisir utama tidak aktif.
Gambar 6.18 Kondensasi Serat
PLPG Sertifikasi Guru
134
135
Rayon 110
D. MESIN DRAWING Proses pada mesin Drawing merupakan langkah yang sangat penting dalam tahap pembuatan benang dan dilakukan setelah proses pada mesin Carding, apabila pembuatan benang tersebut tidak menggunakan mesin Combing. Seperti yang telah dijelaskan bahwa fungsi mesin Carding ialah untuk menguraikan serat serat menjadi serat-serat individu serta sekaligus membersihkan kotoran-kotoran yang ada di dalam gumpalan kapas, dengan cara pemukulan pemukulan dan penarikan, dengan menggunakan jarum jarum atau gigi-gigi yang tajam. Akibat adanya pukulan-pukulan dan penarikan-penarikan tersebut serta sifat elastis dari serat, maka ujung-ujung serat cenderung untuk membentuk tekukan (hook), sehingga serat serat yang ada dalam sliver carding, tidaklah lurus dan sejajar kearah sumbu dari slivernya. Hasil penelitian dengan menggunakan tracer fiber technique yang dilakukan oleh beberapa peneliti menunjukkan bahwa : Sebagian besar dari serat serat mempunyai tekukan pada salah satu atau kedua ujungnya. Hampir setengah dari jumlah serat-serat, ujung belakangnya mempunyai tekukan-tekukan, sedang ujung depan yang mempunyai tekukan hanya merupakan seper-enamnya saja. Secara keseluruhannya, derajat kelurusan serat yang merupakan perbandingan antara panjang serat dalam keadaan tertekuk (extent) dengan panjang serat dalam keadaan lurus, pada sliver carding ini hanya 50 %. Dengan demikian, proses berikutnya setelah carding pada umumnya dimaksudkan untuk meluruskan dan mensejajarkan serat terlebih dahulu kearah sumbu sliver, sebagai persiapan sebelum serat-serat tersebut akan diregangkan dan dibuat menjadi benang di mesin pintal. Pelurusan dan pensejajaran serat-serat tersebut dilakukan di mesin drawing, dimana beberapa sliver dilalukan bersamasama melalui beberapa pasangan rol penarik, yang mempunyai jarak tertentu, dengan kecepatan permukaannya makin depan makin cepat. Dengan demikian, apabila sliver disuapkan ke pasangan-pasangan rol penarik, maka serat-serat dalam sliver tersebut akan mengalami peregangan-peregangan sampai ke tingkat tertentu, yang besarnya tergantung kepada perbandingan kecepatan pasangan-pasangan rol tersebut. Dan sebagai akibatnya serat-serat yang mempunyai tekukan-tekukan akan diluruskan, karena mendapat gesekan-gesekan dari serat serat disekelilingnya.
1. Fungsi Mesin Drawing Penyuapan beberapa sliver bersama-sama ke mesin drawing tersebut disebut perangkapan (doubling) dan dimaksudkan untuk melakukan pencampuran agar kerataan dari sliver yang dihasilkan lebih baik. Dengan jalan perangkapan, PLPG Sertifikasi Guru
135
136
Rayon 110
maka ketidakrataan dalam berat per satuan panjang juga dapat dikurangi. Dengan demikian maka tujuan dari mesin drawing adalah : Meluruskan dan mensejajarkan serat-serat dalam sliver ke arah sumbu dari sliver. Memperbaiki kerataan berat per satuan panjang, campuran atau sifat-sifat lainnya dengan jalan perangkapan. Menyesuaikan berat sliver per satuan panjang dengan keperluan pada proses berikutnya. Dari ketiga tujuan tersebut, pelurusan serat dan perataan dari hasilnya adalah hal yang sangat penting dalam peregangan di mesin drawing. Kerataan dari hasilnya jelas sangat penting, karena hal ini tidak saja diperlukan untuk dapat menghasilkan benang dengan mutu yang baik, tetapi juga untuk menghindari kemungkinan-kemungkinan kesulitan yang dapat timbul dalam proses-proses sebelum dipintal. Pelurusan serat dalam sliver sebelum dipintal perlu sekali, karena derajat kelurusan dari serat-serat dalam sliver akan menentukan sifat-sifatnya selama peregangan. Serat-serat dalam sliver yang sangat lurus akan memudahkan peregangannya, sedangkan serat-serat yang tidak teratur letaknya akan menghasilkan sliver yang kurang baik.
2. Prinsip Kerja Mesin Drawing Untuk meluruskan dan mensejajarkan serat-serat yang terdapat pada sliver hasil mesin carding, maka sliver tersebut dikerjakan di mesin drawing. Pada garis besarnya mesin drawing terdiri dari bagian-bagian penyuapan, peregangan dan menampung.
Gambar 6.19 Skema Mesin Drawing Can penyuap yang berisi sliver ditempatkan disepanjang rak penyuap mesin drawing, biasanya terdiri dari 6 atau 8 can. Dari can penyuap (1) sliver ditarik ke atas, dilewatkan pada sendok pengantar sliver (2). Selanjutnya ke 6 atau 8 sliver tersebut bersama-sama disuapkan pada keempat pasang rol peregang (3) yang PLPG Sertifikasi Guru
136
137
Rayon 110
memiliki apron pembersih diatasnya. Kecepatan rol-rol peregang berturut-turut dari belakang ke depan makin tinggi, sehingga sliver akan mengalami proses penarikan dan peregangan. Pada umumnya peregangan berkisar antara 6 sampai 8 kali. Dengan adanya proses penarikan dan peregangan, maka sebagian besar serat-serat menjadi lurus dan sejajar ke arah sumbu sliver. Sliver yang keluar dari rol peregang (3), menjadi berbentuk seperti pita dan berukuran lebih kurang sama dengan sliver yang disuapkan. Pita-pita tadi kemudian dilewatkan melalui melalui terompet yang akhirnya ditampung di dalam can penampung (4) yang berputar di atas landasan can. Dalam semua tahap pembuatan benang dari pembukaan sampai dengan pemintalan, masalah peregangan ini selalui dijumpai dan menjadi dasar dari teori pembuatan benang, dimana gumpalan-gumpalan serat yang mula-mula mempunyai ukuran dengan berat per satuan panjang yang besar, secara berangsur-angsur diubah menjadi benang dengan berat per satuan panjang yang sangat kecil. Peregangan pada mesin drawing biasanya dilakukan dengan menggunakan pasangan rol yang berputar dengan kecepatan permukaan yang berbeda, yaitu makin kedepan makin cepat. Dengan adanya kecepatan permukaan yang berbeda tersebut, maka serat-serat akan mengalami tarikan-tarikan dan pereganganperegangan sampai ke tingkat tertentu yang besarnya tergantung kepada perbandingan kecepatan pasangan-pasangan rol tersebut. Adanya tarikan-tarikan tersebut akan meluruskan tekukan-tekukan yang mungkin terdapat dalam serat, karena mendapat gesekan-gesekan dari serat-serat disekelilingnya. Tarikan-tarikan pada serat secara terus menerus dan sedikit demi sedikit dari kelompoknya akan menggeser posisi serat, sehingga berat per satuan panjang dari bahan yang dihasilkan akan lebih kecil, tetapi menjadi lebih panjang. Gambar 6.20 berikut dapat menjelaskan uraian diatas.
Gambar 6.20 Pasangan-pasangan Rol pada Proses Peregangan Keterangan : Bs = berat bahan yang disuapkan per satuan panjang Bh = berat bahan yang dihasilkan per satuan panjang Ns = nomor bahan yang disuapkan dalam sistem Ne1 Nh = nomor bahan yang dihasilkan dalam sistem Ne1 Rba = rol belakang yang atas PLPG Sertifikasi Guru
137
138
Rayon 110
Rbb = rol belakang yang bawah Rta = rol tengah yang atas Rtb = rol tengah yang bawah Rda = rol depan yang atas Rdb = rol depan yang bawah Db = daerah peregangan belakang Dd = daerah peregangan depan Penyuapan sliver bersama-sama (perangkapan) pada mesin drawing dimaksudkan untuk melakukan pencampuran agar kerataan dari sliver yang dihasilkan lebih baik. Dengan jalan perangkapan, maka ketidakrataan dalam berat per satuan panjang juga dapat dikurangi. Kerataan sliver juga tergantung pada jarak antara rol-rol peregang yang saling berdekatan. Apabila jarak antar rol terlalu besar maka akan menyebabkan sejumlah serat akan mengambang (floating fibers). Sebaliknya jika jarak terlalu kecil, akan menyebabkan serat-serat menjadi putus (cracking fibers). Kedua hal tersebut akan membentuk bagian yang tidak rata sehingga sliver yang dihasilkan menjadi tidak rata. Jarak antar rol tergantung pada beberapa faktor seperti: panjang serat, jumlah serat yang diproses, tekanan (pembebanan) dari rol tersebut, dan tingkat kerataan serat.
Gambar 6.21 Susunan Roda Gigi Mesin Drawing PLPG Sertifikasi Guru
138
139
Rayon 110
Keterangan : A = puli Ø 112 mm
Roda gigi R12 = 50 gigi
B = puli Ø 340 mm
Roda gigi R13 = 40-60 (RPR) gigi
Roda gigi R1 = 58 gigi
Roda gigi R14 = 120 gigi
Roda gigi R 2 = 30 gigi
Roda gigi R15 = 30 gigi
Roda gigi R 3 = 47 gigi
Roda gigi R16 = 27 gigi
Roda gigi R 4 = 20 gigi
Roda gigi R17 = 70 gigi
Roda gigi R 5 = 43 gigi
Roda gigi R18 = 53 gigi
Roda gigi R 6 = 25 gigi
Roda gigi R19 = 25 gigi
Roda gigi R 7 = 50 gigi
Roda gigi R 20 = 25 gigi
Roda gigi R 8 = 20 gigi
Roda gigi R 21 = 35 gigi
Roda gigi R 9 = 49 gigi
Roda gigi R 22 = 38 gigi
Roda gigi R10 = 40 gigi
Roda gigi R 23 = 24 gigi
Roda gigi R11 = 20 gigi
3. Regangan Pada Mesin Drawing Seperti pada mesin-mesin sebelum mesin Drawing, maka tetapan regangan dapat dihitung dari perhitungan regangan mekanik dengan memisalkan roda gigi Pengganti Regangan = 1.
Dimisalkan rol penyuap berputar 1 kali, maka rol penggilas akan berputar :
Tetapan Regangan (TR) = 271,56 PLPG Sertifikasi Guru
139
140
Rayon 110
a. Regangan Mekanik Regangan mekanik dapat dihitung dengan membandingkan kecepatan permukaan rol penggilas dengan kecepatan permukaan dari rol penyuap. Hasil perhitungan disini adalah merupakan regangan jumlah dari mesin Drawing. Menurut perhitungan di atas, didapat :
Bila RPR yang digunakan, mempunyai gigi sebanyak 45, maka :
Regangan jumlah dapat pula dihitung dari hasil perkalian dari regangan masingmasing bagian dari daerah Regangan. 1) Regangan antara rol penyuap dan rol I.
2) Regangan antara rol I dan rol II
3) Regangan antara rol II dan rol III
4) Regangan antara rol III dan rol IV
PLPG Sertifikasi Guru
140
141
Rayon 110
5) Regangan antara rol IV dan rol penggilas
Regangan jumlah antara rol penyuap dan rol penggilas = 0,987 x 1,25 x 1,63 x 2,18 x 1,27 = 5,57 b. Regangan Nyata Regangan nyata dapat dihitung dengan membandingkan berat bahan masuk persatuan panjang tertentu dan berat bahan keluar persatuan panjang tertentu. Atau dapat pula membandingkan antara nomor bahan keluar dengan nomor bahan masuk untuk sistem nomor Ne1. Misalkan mesin Drawing mengolah sliver Carding yang mempunyai Ne1 0,149 dan disuapkan dengan 6 rangkapan. Sedangkan hasilnya berupa sliver yang mempunyai nomor Ne1 0,145. Maka regangan nyata dapat dihitung sebagai berikut :
Bila limbah yang dihasilkan selama proses pada mesin Drawing adalah sebesar 2%, maka :
PLPG Sertifikasi Guru
141
142
Rayon 110
E. MESIN FLYER Hasil dari mesin drawing berupa sliver yang lebih rata dan letak seratseratnya sudah sejajar satu sama lain. Walaupun dari bentuk sliver dapat juga langsung dibuat menjadi benang. Namun untuk memperoleh hasil benang yang baik, maka sliver tersebut perlu diperkecil tahap demi tahap melalui proses peregangan di mesin flyer. Akibat pengecilan, sliver tersebut akan menjadi lemah dan untuk memperkuatnya perlu diberikan sedikit antihan (twist) sebelum digulung pada bobin karena roving tersebut nantinya masih akan dikerjakan lebih lanjut pada mesin Ring Spinning. Maka pemberian antihan hanya secukupnya saja sekedar untuk mendapatkan kekuatan saat digulung pada bobin. Apabila antihannya terlalu tinggi, dalam proses selanjutnya akan mengalami banyak kesulitan pada waktu peregangan di mesin Ring Spinning. Sebaliknya apabila pemberian antihan terlalu rendah, hal tersebut akan menyebabkan roving tidak mempunyai kekuatan yang cukup sehingga roving mudah putus pada saat proses penggulungan berlangsung.
1. Fungsi Mesin Flyer Fungsi mesin flyer secara umum adalah untuk membuat roving sebagai bahan penyuap mesin Ring Spining. Untuk pembuatan roving tersebut pada mesin flyer terdapat tiga proses utama yaitu proses peregangan, pengantihan (twist) dan pergantihan penggulungan.
2. Prinsip Kerja Mesin Flyer Sliver drawing dari pengerjaan terakhir (passage akhir) sebagai bahan untuk disuapkan ke mesin flyer diletakkan secara teratur di belakang mesin. Pada gambar 2.22 terlihat, ujung-ujung dari sliver yang terdapat pada can (1a) dilakukan pada rol pengantar (1), sliver-sliver terpisahkan oleh penyekatannya sehingga tidak bersilang satu sama lain. Dengan demikian sliver tersebut tidak saling bergesekan yang dapat merusak slver dan penyuapan dapat tepat pada daerah peregangan. Rol pengantar ini berputar aktif maksudnya untuk membantu penyuapan sliver dan menghindarkan terjadinya penarikan (false draft) karena beratnya sliver sendiri. Setelah disuapkan oleh pengantar rol (1), sliver melewati terompet pengantar (2) yang dapat bergerak ke kiri dan ke kanan pada daerah peregangan secara aktif. Tujuan gerakan tersebut ialah menghindari keausan setempat dari rol peregang. Dengan adanya terompet pengantar ini, penyuapan sliver dapat terarahkan pada daerah peregangan saja. Setelah sliver melewati terompet pengantar sliver (2), sliver masuk daerah peregangan dan diterima oleh sepasang rol belakang. Dengan putaran yang lambat sliver diantarkan kepada rol tengah yang kecepatan permukaannya lebih cepat, sehingga terjadi peregangan.
PLPG Sertifikasi Guru
142
143
Rayon 110
Gambar 6.22 Skema Mesin Flyer Keterangan : 1. Rol pengantar 1a. Can 2. Terompet (pengantar sliver) 3. Tiga pasang rol peregang 4. Penampung (kolektor) 5. Pembersih 6. Sayap (flyer) 7. Spindel 8. Bobin 9. Gulungan roving pada bobin 10. Penyekat (separator) 11. Cradle Dari rol tengah serat-serat diteruskan ke pasangan rol depan yang kecepatan permukaannya lebih tinggi dari rol tengah, sehingga terjadi peregangan yang berikutnya. Akibat proses peregangan maka letak serat-seratnya menjadi lebih lurus dan lebih sejajar letaknya satu sama lain. Supaya serat-serat tidak bertebaran maka diantara rol-rol tersebut dipasang penampung (4). Kapas yang melalui pasangan rol peregang tersebut akan mendapatkan jepitan dan penjepitnya tidak boleh terlalu kuat dapat mengakibatkan serat banyak yang rusak dan kalau terlalu lemah serat akan banyak slip pada waktu proses peregangan. Jarak titik jepit antara pasangan rol peregang yang satu terhadap pasangan rol peregang yang lain harus diatur demikian rupa, tidak boleh terlalu jauh dan tidak boleh terlalu dekat disesuaikan dengan panjang serat yang diolah. Kalau jarak antar PLPG Sertifikasi Guru
143
144
Rayon 110
titik jepit terlalu jauh akan terjadi banyak serat yang mengembang (floating fibre) dan kalau jaraknya terlalu dekat akan timbul serat yang putus atau bergelombang (cracking fibre). Setelah kapas keluar dari pasangan rol depan terus masuk lubang sayap bagian atas terus ke sayap (6a), selanjutnya dibelitkan pada lengan sayap (6b) lalu digulung pada bobin (8). Karena putaran dari sayap berikut lengan sayapnya, maka terjadi antihan pada rovingnya. Antihan yang terdapat pada roving tidak boleh terlalu besar dan tidak boleh terlalu kecil tetapi secukupnya saja asal rovingnya sudah cukup kuat untuk digulung pada bobin. Kalau antihan pada roving terlalu tinggi, mungkin dapat mengakibatkan banyaknya benang yang putus pada proses dispinning dan sebaliknya kalau antihan terlalu rendah, roving akan banyak putus pada waktu penggulungan. Proses penggulungan roving pada bobin terjadi karena adanya perbedaan kecepatan putaran bobin dan putaran sayapnya.
3. Bagian-Bagian Mesin Flyer Nama-nama bagian yang penting dari mesin flyer adalah : - Bagian penyuapan - Bagian peregangan - Bagian penampungan a. Bagian Penyuapan Bagian penyuapan terdiri dari : - Can yang berfungsi sebagai tempat menampung sliver hasil mesin drawing. - Rol pengantar, berfungsi sebagai pemisah sliver untuk memudahkan pengaturan penyuapan. - Terompet pengantar sliver (traverse guide), bergerak ke kanan dan ke kiri yang berfungsi untuk mengatur penyuapan agar keausan rol peregang merata. - Penyekat (separator), gunanya untuk membatasi / memisahkan sliver yang disuapkan supaya tidak saling terkena satu sama lain sehingga dapat mengakibatkan sliver rangkap dan putus. b. Proses Peregangan Bagian peregangan terdiri dari : - Rol peregang yang terdiri dari 3 atau 4 pasang rol besi baja dimana kecepatan putaran permukaan dari masing-masing pasangan rol tersebut makin kedepan semakin besar dan berfungsi untuk melaksanakan peregangan. Akibat proses peregangan maka letak serat-seratnya menjadi lebih lurus dan lebih sejajar letaknya satu sama lain. - Penampung (kolektor) berfungsi sebagai penyalur sliver yang akan disuapkan. - Pembersih rol atas yang dibuat dari bahan wool atau planel untuk membersihkan rol atas. PLPG Sertifikasi Guru
144
145
-
Rayon 110
Cradle, suatu batang yang konstruksinya sedemikian rupa untuk memegang rol atas dan dilengkapi dengan beban penekan rol sistem per.
c. Bagian Penampungan Bagian Penampungan terdiri dari : - Sayap (flyer) dibuat dari baja yang berbentuk seperti jangkar terbalik yang terdiri dari bagian puncak, sayap yang masif dan sayap yang berlubang dengan lengannya lubang dari sayap ini merupakan rongga dari pipa sebagai tempat jalannya roving. Selanjutnya roving dibelitkan pada lengan sayap, kemudian digulung pada bobin. - Bobin yang dibuat dari karton, kayu atau dari plastik berbentuk silinder yang bagian atas dan bawahnya dibungkus besi. - Ujung bawahnya diberi lekukan sebagai tempat mengaitkan bobin pada roda gigi pemutar bobin.
4. Proses Peregangan Dengan makin besarnya kecepatan permukaan rol peregang depan, maka kapas yang disuapkan makin kedepan menjadi semakin kecil karena terjadinya proses peregangan setelah keluar dari rol depan kemudian diberi antihan dan digulung pada bobin sudah berupa roving sesuai dengan yang dibutuhkan.
Gambar 6.23 Proses Peregangan
5. Proses Pengantihan Setelah kapas mengalami proses peregangan, bentuknya menjadi lebih kecil. Untuk mendapatkan kekuatan, maka roving perlu diberi antihan dan antihan tidak boleh terlalu besar maupun terlalu kecil tetapi hanya secukupnya saja untuk dapat digulung pada bobin. Pemberian antihan dilakukan oleh sayap (flyer), kapas yang keluar dari rol depan terus masuk pada flyer dari atas secara axial dan seterusnya kapas keluar dari arah samping secara radial. Karena sayap tersebut bertumpu pada spindel yang berputar cepat, maka sayap juga turut berputar sehingga terjadi pengantihan pada kapas dan terjadilah roving yang telah cukup mempunyai kekuatan untuk digulung pada bobin. Karena putaran sayap sangat cepat maka pengantihan tidak hanya terjadi pada sayap saja, tetapi diteruskan sampai rol depan pada saat kapas keluar. PLPG Sertifikasi Guru
145
146
Rayon 110
Gambar 6.24 Proses Pemberian Antihan
6. Proses Penggulungan Setelah kapas mengalami proses peregangan dan antihan kemudian digulung pada bobin. Proses penggulungan ini terjadi karena adanya perbedaan banyaknya putaran bobin dengan putaran spindel per menit. Pada waktu berlangsungnya penggulungan roving pada bobin, maka bobin bergerak naik turun secara teratur terbawa oleh gerakan kereta, sehingga roving diletakkan pada bobin sejajar merapat satu sama lain. Seperti kita ketahui bahwa spindel berikut lengan sayap dan pengantar roving tetap berada pada tinggi yang tertentu, maka tentunya harus ada yang menggerakkan bobbin keatas dan kebawah untuk pembentukan gulungan roving pada bobin dan yang menggerakkan bobin ini ialah kereta. Jadi kecepatan kereta akan bertambah lambat seperti halnya kecepatan bobin yang makin lama makin lambat sesuai dengan bertambah besarnya diameter bobin. Pemindahan gerakan dari poros utama ke bobin ini melalui roda gigi diferensial, dimana terdapat dua gerakan dengan sumber putaran yang sama yaitu putaran poros utama yang tetap dan putaran roda gigi diferensial yang berubah-ubah pada poros yang menyelubungi poros utama. Berubahnya putaran roda gigi diferensial ini disebabkan karenan adanya pergerakan belt pada cone drum dari kanan ke kiri yang mengakibatkan perputaran roda gigi diferensial makin lama makin lambat. Setiap terjadinya lapisan gulungan roving yang baru, maka tinggi gulungan roving pada bobin dikurangi dari atas dan dari bawah dengan satu diameter roving pada bobin dibatasi oleh sebuah kerucut yang terpotong. Untuk pembentukan gulungan roving pada bobin ada 3 gerakan yang diperlukan yaitu : - Pembalikan kereta setelah menyelesaikan satu lapisan gulungan roving, yaitu dari atas ke bawah atau sebaliknya. PLPG Sertifikasi Guru
146
147
Rayon 110
-
Memperpendek setiap lapisan gulungan roving berikutnya dengan jalan menurunkan dan menaikkan gulungan kurang lebih setebal diameter roving. - Penggeseran belt pada kedua cone drum untuk mengurangi perputaran roda gigi pengatur putaran dari bobin serta pergerakan kereta. Ketiga pergerakan tersebut dijalankan oleh peralatan yang disebut Trick Box.
Gambar 6.25 Penggulungan Roving pada Bobin
7. Kesalahan Bentuk Gulungan Roving
Gambar 6.26 Macam Bentuk Gulungan Roving pada Bobin Kesalahan Bentuk Gulungan : Memperlihatkan bentuk gulungan roving yang normal. Menunjukkan bentuk gulungan yang ujung kerucut atas dan bawahnya bersudut besar dan gulungan yang curam. Bentuk ini sebenarnya bukan merupakan suatu kesalahan, hanya mempunyai beberapa kekurangan antara lain : 1) Penggulungan roving pada bobin cepat penuh, sehingga sering melakukan penggantian (doffing) dan hal ini menyebabkan mesin sering diberhentikan. 2) Pemakian bentuk gulungan yang demikian pada mesin ring spinning akan lebih cepat pula habisnya. 3) Diperlukan persediaan bobin kosong yang lebih banyak, juga roving waste (reused waste) menjadi bertambah banyak. PLPG Sertifikasi Guru
147
148
Rayon 110
8. Pengendalian Mutu Hasil dari mesin flyer adalah roving. Roving ini harus selalu dikontrol mutunya agar tidak menyimpang dari standar yang ditetapkan. Ada 4 macam pengujian mutu roving yaitu : a. Nomor Roving b. Kerataan Roving c. Kekuatan Roving d. Antihan pada Roving
F. MESIN RING SPINNING Mesin ring spinning merupakan sistem pemintalan konvensional dan bertujuan untuk mengubah sliver roving menjadi benang dengan cara melakukan peregangan, pemberian antihan dan penggulungan. Peregangan dilakukan oleh pasangan rol peregang karena adanya perbedaan kecepatan permukaan antara rol peregang depan, rol peregang tengah dan rol peregang belakang. Antihan dibuat karena adanya putaran traveller pada ring yang mengelilingi spinndel dan pemberian antihan didasarkan atas pemakaian benang tersebut dan harus cukup kuat untuk diproses lebih lanjut. Penggulungan benang pada bobbin terjadi karena traveller berputar lebih lambat dari putaran bobbin.
1. Prinsip Kerja Mesin Ring Spinning Bahan baku pada mesin spinning adalah sliver hasil mesin roving yang ditempatkan pada rak bobin. Gulungan roving pada bobin satu persatu dipasang pada tempat penggantung dan diatur supaya isi bobin tidak sama sehingga habisnya tidak bersamaan. Ujung-ujung roving dilakukan pengantar (3) supaya mudah ditarik dan tidak putus seperti terlihat pada Gambar 6.27. Pada saat penyuapan roving sedang berlangsung. Gulungan roving pada bobin turut berputar untuk menghindarkan terjadinya regangan palsu. Dari pengantar (3) roving dilalukan pada terompet pengantar (4) yang bergerak ke kiri dan ke kanan. Gerakan ini masih terbatas pada daerah peregangan dengan maksud untuk mengarahkan penyuapan supaya tidak terjadi pengausan setempat pada rol peregang. Dari terompet pengantar (4) roving disuapkan ke daerah peregangan (5) yang diterima oleh pasangan rol belakang. Dari peregangan rol belakang roving diteruskan ke pegangan rol tengah dengan kecepatan permukaan yang lebih besar, dan roving diregangkan sehingga antihannya terbuka kembali, dan serat seratnya menjadi sejajar.
PLPG Sertifikasi Guru
148
149
Rayon 110
Gambar 6.27 Skema Mesin Ring Spinning Keterangan : 1) Rak bobin 2) Penggantung (bobin holder) 3) Pengantar 4) Terompet pengantar (traverse guide) 5) Rol peregang 6) Cradle 7) Penghisap (pneumafil) 8) Ekor babi 9) Pengontrol baloning 10) Penyekat (separator) 11) Traveller 12) Ring 13) Spindel 14) Tin Roller Biasanya pada rol pasangan rol tengah dipasang sepasang apron, dan fungsinya antara lain sebagai pengantar serat-serat dan memperkecil jarak titik jepit terhadap rol depan. Di atas dan di bawah rol peregang ini dipasang pembersih (8), sehingga serat dan debu yang menempel pada rol dapat dicegah. Setelah kapas PLPG Sertifikasi Guru
149
150
Rayon 110
keluar dari rol peregangan depan akan terhisap oleh pengisap (7). Kapas yang keluar dari rol depan masih sejajar, dan dengan perantaraan pengantar ekor babi (9) terus melewati traveller(10) ring yang terputarkan oleh spindel. Karena adanya putaran traveller pada ring mengelilingi spindel, terbentuklah antihan pada benang dan benang telah cukup kuat untuk digulung pada bobbin. Putaran spindle yang sangat cepat mengakibatkan traveller juga terbawa berputar dengan cepat pada ring mengelilingi spindel yang menimbulkan gaya centrifugal yang besar. Dibandingkan dengan berat benang antara rol depan sampai bobin, maka gaya centrifugal dapat mengakibatkan timbulnya bayangan benang berputar seperti balon yang biasa disebut baloning. Untuk menjaga kebersihan dari traveller, pada dekat ring biasanya dipasang baja pelat kecil disebut pisau, gunanya untuk menahan serat-serat yang terbawa dan menyangkut pada traveller. Bilamana bobin yang digunakan panjang (9”), maka baloning yang terjadi sangat besar. Untuk mencegah dan membatasi besarnya baloning biasa dibantu dengan antinode ring. Disamping antinode ring untuk membersihkan pemisahan antara baloning pada spindle satu dengan spindel lainnya juga diberi penyekat (14), sebab apabila baloning bergesekan dengan arah yang berlawanan akan menimbulkan bulu benang atau mungkin akan saling menyangkut dan benang dapat putus. Setelah benang diberi antihan benang terus digulung pada bobin. Pada awal penggulungan pada pangkal bobin, bentuk gulungan benangnya harus khusus dan untuk ini digunakan suatu peralatan yang disebut Cam Screw. Setelah pembentukan pangkal gulungan selesai, kemudian disusul penggulungan yang sebenarnya sehingga gulungan benang pada bobin menjadi penuh. Pada mesin spinning terjadinya penggulungan benang pada bobin karena traveller berputar lebih lambat dari putaran bobin. Lapisan gulungan roving di mesin flyer sejajar poros bobin, sedang lapisan gulungan benang di mesin Ring Spinning arahnya miring terhadap bobin. Gerakan naik dari ring rail lebih lambat daripada gerakan turun, dan pada waktu ring rail naik terjadi penggulungan benang yang sebenarnya, sedang pada waktu ring rail turun terjadi gulungan bersilang sebagai pembatas lapisan gulungan yang satu terhadap lapisan gulungan yang berikutnya.
2. Bagian-Bagian Mesin Ring Spinning Pada hakikatnya mesin Ring Spinning dapat dibagi menjadi tiga bagian : Bagian penyuapan Bagian peregangan Bagian penggulungan
PLPG Sertifikasi Guru
150
151
Rayon 110
a. Bagian Penyuapan Bagian penyuapan terdiri dari : 1) Rak bobin (1), berfungsi untuk menempatkan penggantung (bobin holder) yang jumlahnya sama dengan jumlah spindel yang terdapat pada satu frame 2) Penggantung (2) dimana gulungan roving hasil mesin flyer terpasang dan dapat berputar dengan mudah pada penggantungnya pada saat roving ditarik oleh pasangan rol peregang serta topi penutup gulungan roving, untuk mencegah menempelnya serat-serat yang beterbangan pada roving 3) Pengantar (3) yang dilalui oleh roving sebelum disuapkan ke pasangan rol peregang belakang. Hal ini dilakukan agar penguluran roving dari gulungannya dapat lancar. 4) Terompet pengantar (traverse guide) (4), bergerak ke kanan dan ke kiri yang berfungsi untuk mengatur penyuapan roving agar keausan rol peregang merata. b. Bagian Peregangan Bagian peregangan ini terdiri dari : 1) Tiga pasangan rol peregang (5) yang diperlengkapi dengan per penekan yang fungsinya untuk dapat memberikan tekanan pada rol peregang atas terhadap rol peregang bawah, sehingga dperoleh garis jepit yang diharapkan. Akibat adanya tarikan-tarikan pasangan rol peregang ada sebagian serat yang putus menjadi serat-serat pendek maka pada rol atas dipasang pembersih yang gunanya untuk membersihkan serat-serat yang menempel pada rol atas. Pada rol peregang tengah dipasang Apron yang berfungsi untuk mengantarkan seratserat ke pasangan rol depan. Dengan perantaraan apron tersebut, maka kecepatan serat yang pendek juga selalu mengikuti kecepatan permukaan rol tengah. 2) Cradle (6), berfungsi untuk memegang rol atas dan dilengkapi dengan beban penekan rol sistem per. 3) Penghisap (pneumafil) (7), berfungsi untuk menghisap serat yang keluar dari pasangan rol peregang depan apabila ada benang yang putus. c. Bagian Penggulungan Bagian penggulungan terdiri dari : 1) Ekor babi (8) berfungsi agar bentuk balon simetris terhadap spindel, sehingga benang tidak bergesekan dengan ujung spindel. 2) Traveller (11) yang dipasang pada ring (12) dan berfungsi sebagai pengantar benang 3) Spindel (13), sebagai tempat bobin spindel berikut bobin diputarkan oleh dan, bergerak naik turun pada saat penggulungan benang sedang berlangsung. 4) Pengontrol balooning (9) yang fungsinya untuk membatasi kemungkinan membesarnya baloning PLPG Sertifikasi Guru
151
152
Rayon 110
5) Penyekat (separator) (10), untuk membatasi baloning agar tidak saling terkena satu sama lain, sehingga tidak mengakibatkan benang putus. 6) Tin roll (14) sebagai poros utama mesin ring spinning, dan juga untuk memutarkan spindel dengan perantaraan pita (spindel tape) yang ditegangkan oleh peregang jocky pulley.
3. Proses Peregangan Peregangan yang terjadi antara pasangan rol peregang belakang dan rol peregang tengah disebut break draft (preliminary draft). Selanjutnya oleh pasangan rol tengah diteruskan ke pasangan rol depan yang mempunyai kecepatan permukaan yang lebih besar daripada rol tengah, sehingga terjadi proses peregangan yang sebenarnya. Peregangan yang terjadi di daerah ini disebut main draft, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 6.28.
Gambar 6.28 Skema Bagian Peregangan
4. Proses Pengantihan (Twisting) Pemberian antihan ini pada prinsipnya dilakukan dengan memutar satu ujung dari untaian serat, sedang ujung yang lainnya tetap diam. Pada proses pemintalan pemberian antihan dilakukan oleh spindel dan traveller sebagai pemutar ujung untaian serat yang keluar dari rol peregang depan, sedangkan ujung yang lainnya tetap dipegang atau dijepit oleh rol peregang depan. Banyaknya antihan yang diberikan pada benang tergantung kepada perbandingan banyaknya putaran dari mata pintal dengan panjangnya benang yang dikeluarkan dari rol depan untuk waktu yang sama. Apabila suatu untaian dari seratserat diputar mengelilingi sumbu panjangnya, maka serat-serat komponennya dapat dianggap akan menempati kedudukan sebagai spiral sempurna atau tidak sempurna. Bentuk spiral yang tidak sempurna tergantung kepada kesamaan (uniformity) serta keteraturan (regularity) dari susunan serat-serat pada untaian serat yang akan diberi twist tersebut.
PLPG Sertifikasi Guru
152
153
Rayon 110
Banyaknya antihan yang diberikan pada benang dirumuskan sebagai berikut :
Dimana : TPI = Twist per inch C = Konstanta antihan atautwist multiplier Ne1 = Nomor dari benang untuk sistem tidak langsung Apabila untaian tersebut akan mengalami tegangan dan perpanjangan (stretching), seperti halnya kalau suatu per ditarik, sepanjang tidak terjadi pergeseran atau slip antara serat. Apabila tegangan ini menyebabkan adanya perpanjangan atau mulur, maka serat-serat yang menempati kedudukan yang paling luar akan mendesak kedalam, sehingga mengakibatkan penampang dari untaian serat tersebut akan menciut/mengecil. Jadi, banyaknya antihan yang harus diberikan pada benang merupakan masalah yang harus kita pertimbangkan, baik ditinjau dari segi teknis (operasionil) maupun ekonomi. Arah antihan pada benang ada dua macam tergantung dari arah putaran spindelnya. Kedua arah antihan tersebut disebut arah Z (kanan) atau S (kiri), seperti terlihat pada gambar 6.29.
Gambar 6.29 Prinsip Pemberian Antihan
5. Proses Penggulungan Benang pada Bobin Proses penggulungan benang pada mesin ring spinning adalah sebagai berikut : a. Pada mesin ring spinning pengantar benang naik turun, bobin berputar tetap pada tempatnya. b. Penggulungan terjadi karena adanya perbedaan kecepatan antara putaran spindel (Nsp) dengan putaran traveller (Ntr) sehingga jumlah gulungan benang g = Nsp – Ntr. PLPG Sertifikasi Guru
153
154
c.
Rayon 110
Sistem penggulungan benang mesin ring spinning adalah konis.
Gambar 6.30 Bentuk Gulungan pada Mesin Ring Spinning Traveller merupakan pengantar benang pada mesin ring spinning yang dipasang pada ring rail, turut bergerak naik turun bersama-sama dengan ring railnya. Peralatan yang mengatur gerakan naik turunnya ring disebut builder motion. Untuk membentuk gulungan benang pada bobin di mesin ring spnning terbagi dalam tahap yaitu : 1) Pembentukan gulungan benang pada pangkal bobin 2) Pembentukan gulungan benang setelah gulungan pangkal bobin
6. Bentuk Gulungan Benang pada Bobin Pada prakteknya di mesin spinning, sering terjadi bentuk gulungan yang tidak normal, hal ini mungkin terjadi kesalahan dalam melakukan penggulungan benang. Kesalahan tersebut dapat disebabkan oleh pengaruh mesin atau kesalahan operator dalam melayani mesin. Kesalahan yang disebabkan pengaruh mesin mungkin karena penyetelan yang kurang betul, sedangkan kesalahan yang disebabkan oleh operator karena terlambat menyambung. Berikut bentuk-bentuk gulungan benang pada bobin
Gambar 6.31 Macam Bentuk Gulungan Benang pada Bobin
PLPG Sertifikasi Guru
154
155
Rayon 110
Pada gambar 6.31 terlihat macam bentuk gulungan benang pada bobin. a. Bentuk gulungan yang normal. Isi gulungan tergantung panjang bobin dan diameter ring. Gulungan tidak mudah rusak dan tidak sulit sewaktu dikelos di mesin kelos (winder). b. Bentuk gulungan benang yang tidak normal karena dalam proses benang sering putus dan penyambungannya sering terlambat. c. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian bawahnya besar. d. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian atasnya besar. e. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena terlalu kurus. f. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena terlalu gemuk. g. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian atas membesar. h. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian bawah membesar. i. Bentuk gulungan benang normal, tetapi tidak penuh. j. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian bawahnya kosong. k. Bentuk gulungan benang tidak normal, karena bagian tengah ada benang yang tidak tergulung.
7. Pengendalian Mutu Pengendalian yang dilakukan terhadap benang sebagai hasil dari mesin ring spinning untuk menentukan mutu benang antara lain : a. b. c. d. e. f.
Nomor benang Kekuatan Benang Twist per Inch (TPI) Ketidakrataan Benang Putus Benang Grade Benang
G. SISTEM PEMINTALAN OPEN-END Seorang teknisi di Cekoslowakia mempelajari sistem pemintalan lain untuk benang kapas, yang menggunakan satu lintasan dimana sliver drawing langsung dibentuk menjadi benang, seperti terlihat pada Gambar 6.32 Proses tersebut dinamakan sistem pemintalan open-end, yang menjadi dekade awal untuk konsep benang dengan kualitas menengah dan kasar. Bahan baku yang digunakan dapat berupa serat yang sangat pendek, maupun limbah serat yang berasal dari hasil penyisiran pada mesin combing atau dari limbah hasil mesin carding.
PLPG Sertifikasi Guru
155
156
Rayon 110
Gambar 6.32 Sistem Pemintalan Open End Secara teoritis, dalam sistem pemintalan open end, serat-serat secara individu dikumpulkan dalam lapisan permukaan rotor untuk membentuk sebuah cincin serat, yang kemudian ditarik ke arah sebaliknya. Dalam prakteknya, meskipun banyak serat diintegrasikan ke dalam benang sedemikian rupa, namun serat lainnya ditempatkan dengan cara yang cukup berbeda, sehingga fibre hook, loop, dan deformasi lain dibentuk oleh proses pemintalannya. Hasilnya serat-serat pada benang open end lebih tidak teratur dibandingkan serat-serat pada benang ring, seperti dapat dilihat pada Gambar 6.33.
Gambar 6.33 1) Struktur Benang Ring
2) Struktur Benang Open End
PLPG Sertifikasi Guru
156
157
Rayon 110
Adanya perbedaan dalam struktur benang, menyebabkan benang open end memiliki sifat yang berbeda dari benang ring. Secara umum, benang open end lebih lemah, tetapi dalam hal lain, seperti ketahanan terhadap abrasi lebih baik daripada benang ring. Proses open end spinning tidak mungkin digunakan untuk menghasilkan benang combed, tetapi kualitas benang open end dapat ditingkatkan dengan menyuapkan bahan baku yang lebih baik. Sistem pemintalan open end biasanya digunakan dalam pemintalan benang carded. Prinsipnya adalah menyuapkan sliver drawing yang langsung diubah menjadi gulungan benang, dengan menghilangkan proses pembuatan sliver roving. Sliver hasil mesin drawing disuapkan kedalam sebuah rol penyuap (1). Rol pembuka/Opening roller (2) yang berputar pada kecepatan 6000 - 9000 rpm, dilengkapi dengan jarum-jarum yang akan menguraikan sliver menjadi serat-serat individu. Kemudian serat-serat tersebut dikirimkan melalui vacuum channel (3) kedalam rotor (4) yang memiliki diameter antara 32,5 mm - 54 mm dan berputar dengan kecepatan diatas 100.000 rpm. Oleh rotor, serat dikumpulkan sepanjang sudut bagian dalam rotor, kemudian serat-serat masuk ke saluran rotor (5) dimana susunan serat-serat tersebut sudah menjadi benang yang memiliki antihan (twist). Diagram rotor spinning dapat dilihat pada Gambar 6.34. Pada lapisan luar benang open end, terdapat warp fibre. Serat ini adalah serat yang menempel langsung terhadap benang yang telah terbentuk.Adanya perputaran benang dalam rotor, mengakibatkan serat yang menempel akan melilit pada benang yang sudah dipintal. Hal ini merupakan karakteristik khas dari benang open end.
Gambar 6.34 Diagram Rotor pada Open End Spinning Keterangan : 1) Rol Penyuap 2) Rol Pembuka (Opening Roller) 3) Vacuum Channel 4) Rotor 5) Saluran Rotor PLPG Sertifikasi Guru
157
158
Rayon 110
Karakteristik lain dari benang open end ini adalah adanya twist palsu (false twist) antara navel yang terdapat pada rotor dengan binding-in zone. Setiap perputaran rotor, serat baru bergabung terhadap untaian serat yang telah terpuntir. Pada perputaran ini terjadi twist yang sangat kecil. Apabila twist yang kecil ini kurang dari efek false twist, maka serat akan terpuntirkan dalam arah yang berlawanan. yang bengkok dalam arti terbalik selama pembatalan twist palsu (memutar terbalik) di pusar, dan dengan demikian melilit serat lain dengan twist terbalik.
Gambar 6.35 Pembentukan Benang pada Rotor Keterangan : T. Navel A. Binding-in zone Berbeda dengan ring spinning, pemberian twist pada open end terjadi diluar dalam. Perputarannya, benang yang terbuka pertama-tama menangkap serat didalam inti, kemudian dengan adanya putaran selanjutnya secara bertahap mengambil serat menuju pinggiran rotor. Di bagian luar, dimana serat tidak dapat menghindari putaran, membentuk untaian yang lebih kompak dan juga keras. The berputar, seperti sikat benang ujung terbuka, pertama menangkap serat dalam inti dan kemudian dengan rotasi lanjut secara bertahap mengambil serat menuju pinggiran. Di bagian interior, di mana serat tidak dapat menghindari gerakan memutar, untai menjadi lebih kompak tetapi juga agak sulit. Di sisi lain, menuju eksterior, kekompakan dan kekerasan jatuh ke tingkat meningkat, karena di sini serat mampu sebagian untuk menghindari memutar masuk karakteristik khas ini disebut memutar inti karena itu lebih sulit menangani disertai dengan kekuatan lebih rendah dari diperoleh dengan selubung sentuhan. Lapisan luar yang tipis dari serat hampir tidak ada twist atau mempunyai twist dengan arah yang terbalik. Hal ni muncul karena adanya twist palsu (false twist) antara navel dengan binding-in zone. Setiap perputaran rotor, serat baru bergabung terhadap untaian serat yang telah terpuntir. Pada perputaran ini terjadi twist yang sangat kecil. apakah ini twist yang rendah adalah kurang dari efek sentuhan palsu, serat yang bengkok dalam arti terbalik selama pembatalan twist palsu (memutar terbalik) di pusar, dan dengan demikian melilit serat lain dengan twist terbalik. PLPG Sertifikasi Guru
158
159
Rayon 110
Data open end biasanya adalah sebagai berikut : -
Nomor sliver Nomor benang Draft range TPM (Twist Per Meter)
: Ne1 0,10 – Ne1 0,27 (Tex 5900 – Tex 2180) : Ne1 5 – Ne1 40 (Tex 120 – Tex 15) : 16 – 250 : 300 – 1500
H. TEST FORMATIF 1) Jelaskan mekanisme pembukaan dan pembersihan serat pada mesin Blowing! 2) Gambarkan diagram Carding action dan Striping action pada mesin Carding? 3) Jelaskan fungsi dari mesin Drawing dan mesin Flyer? 4) Sebutkan dan jelaskan prinsip kerja dari mesin-mesin yang digunakan untuk persiapan pada mesin Combing? 5) Bagaimana prinsip kerja mesin pemintalan Open end?
PLPG Sertifikasi Guru
159
160
Rayon 110
BAB VII TEKNOLOGI PERTENUNAN Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk: 1. Menjelaskan bagian-bagian dan fungsi dari mesin-mesin persiapan pertenunan 2. Mengurutkan operasional mesin-mesin persiapan pertenunan 3. Mendiagnosis masalah yang terjadi pada proses persiapan pertenunan 4. Membuat rencana tenun 5. Menjelaskan gerakan pokok pada mesin tenun 6. Menjelaskan proses dan mekanisme mesin tenun teropong (shuttle loom) dan mesin tenun tanpa teropong (shuttless loom)
A. PENDAHULUAN Teknologi pertenunan merupakan salah satu teknologi yang digunakan untuk membuat kain, selain dengan menggunakan teknologi perajutan dan non woven. Sruktur kain tenun dibentuk oleh silangan-silangan benang yang saling menganyam satu sama lain. Letak silangan-silangan ini teratur yang merupakan suatu deretan. Deretan benang kearah panjang kain disebut benang Lusi (A-A), sedangkan deretan benang kearah lebar kain disebut benang Pakan (B-B). Lusi
Pakan
Gambar 7.1 Struktur kain tenun Kontruksi kain tenun salah satunya dibedakan menurut bagaimana silangansilangan benang lusi dan pakan bergantian menurut anyaman yang digunakan. Ada banyak jenis anyaman yang biasa dipakai pada proses pertenunan mulai dari anyaman dasar seperti anyaman polos, keper dan satin ataupun turunan dan kombinasi dari ketiganya. Mesin tenun sendiri dapat dibedakan menurut peralatan peluncuran benang pakannya menjadi mesin tenun dengan teropong (shuttle loom) atau mesin tenun tanpa teropong (shuttleless loom). Mesin tenun tanpa teropong menggunakan beberapa media untuk meluncurkan pakan, baik dengan peralatan rapier, projectile, udara (air jet loom) atau air (water jet loom). Sedangkan menurut PLPG Sertifikasi Guru
160
161
Rayon 110
peralatan pengatur benang lusi masih dapat dibedakan menjadi mesin tenun dengan peralatan cam, dobby dan jacquard.
B. PERSIAPAN PERTENUNAN Proses pembuatan kain dengan menggunakan teknologi pertenuan memerlukan proses persiapan untuk benang lusi dan pakan. Proses persiapan yang dilakukan untuk benang pakan adalah proses penggulungan benang dalam bentuk gulungan cones untuk mesin tenun tanpa teropong atau berupa bobbin palet untuk mesin tenun teropong. Proses persiapan yang dilakukan untuk benang lusi adalah proses pengelosan, penghanian, penganjian (jika diperlukan), penyambungan, dan pencucukan. 1.
Proses Pengelosan Proses menggulung benang dalam suatu bentuk dan volume tertentu sesuai dengan kebutuhan merupakan proses pengelosan. Mesin yang digunakan untuk tujuan tersebut adalah mesin kelos. Mesin kelos merupakan salah satu diantara sekian proses persiapan pertenunan. Setidaknya ada empat tujuan proses pengelosan, yaitu sebagai berikut : a. Meningkatkan mutu benang yang meliputi kekuatan, kerataan, kebersihan benang dan sambungan-sambungan yang kurang baik. b. Meningkatkan mutu gulungan benang yang meliputi kerataan permukaan, kekerasan, bentuk gulungan benang. c. Membuat gulungan benang sesuai dengan bentuk dan volume sesuai dengan kebutuhan proses selanjutnya. d. Meningkatkan mutu dan efesiensi pada proses selanjutnya. Secara umum skema dan bagian-bagian mesin kelos adalah seperti terlihat pada gambar 7.2 berikut ini :
Gambar 7.2 Skema Mesin Kelos PLPG Sertifikasi Guru
161
162
Rayon 110
Secara sederhana, mekanisme kerja mesin kelos yaitu dengan melewatkan benang pada berbagai bagian-bagian mesin untuk didapatkan gulungan benang. Secara lengkap mekanisme kerjanya adalah sebagai berikut: benang dalam bentuk bobin diletakan pada creel, lalu dilewatkan pada bagian pengantar benang (yarn guide), pengatur tegangan (tension device), slub catcher, stop motion feeler dan silinder beralur (Grooved cylinder). Tension device adalah peralatan pada mesin kelos yang berfungsi untuk : a. Memberikan tegangan pada benang, sehingga gulungan memiliki tingkat kekerasan yang baik sesuai yang diinginkan. b. Menghilangkan bagian benang yang mempunyai kekuatan di bawah standar yang ditetapkan dengan cara benang putus pada saat di proses. Ada dua jenis peralatan pengatur tegangan benang (tension device) yang digunakan, yaitu dengan menggunakan sistem per dan pembebanan dengan cincin seperti terlihat pada gambar 7.3 berikut ini.
(A) (B) Gambar 7.3 (A) Tension Device dengan Per dan (B) Cincin Pemberat Pengaturan tegangan benang dengan sistem per dengan cara memutarkan mur penyetel (c), sehingga per spiral (b) akan memampat yang membuat cakra pengerem (a) menekan benang sesuai dengan putaran yang diberikan. Sedangkan pengaturan benang dengan menggunakan cincin pemberat, yaitu dengan cara menambahkan cincin pengatur tegangan (b) sehingga akan menambah tekanan pada cakra pengerem (b). Peralatan Slub Catcher berfungsi untuk memutuskan bagian benang yang tebal dan sambungan yang terlalu besar. Bagian benang yang tebal atau sambungan yang terlalu besar tersebut akan putus pada saat benang tersebut melalui celah pada slub catcher. Pengaturan jarak celah slub catcher disesuaikan dengan nomor, jenis benang dan kerataan benang yang diharapkan. Setidaknya ada tiga jenis slub catcher, yaitu: Single Blade berbentuk pisau untuk nomor benang rendah atau kasar, Double Comb berbentuk sisir atau gergaji untuk nomor sedang dan gabungan Blade dan Comb untuk benang halus.
PLPG Sertifikasi Guru
162
163
Rayon 110
(A) (B) Gambar 7.4 (A) Slub Catcher Single Blade dan (B) Double Comb Peralatan yang digunakan untuk mengatur jarak celah slub catcher dengan menggunakan peralatan Leaf Gauge dengan cara memasukan Leaf Gauge pada celah slub catcher. Pada peralatan ini terdapat berbagai lempengan dengan ukuran atau ketebalan tertentu. Peralatan Leaf Gauge dapat dilihat pada gambar 7.5 berikut ini.
Gambar 7.5 Leaf Gauge Pada dasarnya hasil gulungan benang yang diharapkan sebagai hasil dari proses di mesin kelos adalah gulungan benang yang memiliki berat, kekerasan dan bentuk yang baik selain kualitas kerataan benang yang meningkat. Walaupun demikian, kadang kala terjadi masalah di dalam proses penggulungan benang sehingga kualitas gulungan benang yang dihasilkan tidak memuaskan. Beberapa masalah yang kemungkinan terjadi dan penanganan yang dapat dilakukan adalah sebagai berikut : a. Kekerasan gulungan terlalu tinggi atau rendah. Apabila kekerasan gulungan terlalu tinggi, akan menyebabkan benang sulit untuk diproses pada proses selanjutnya misalnya pada saat penghanian menyebabkan tegangan benang yang terjadi terlalu besar atau pada saar proses pencelupan benang misalnya akan berdampak pada ketidakrataan hasil pencelupan. Begitu juga apabila terlalu lembek akan menyesub babkan misalnya benang sulit untuk ditarik dan akan mudah kusut.
PLPG Sertifikasi Guru
163
164
Rayon 110
Penanganan yang dapat dilakukan dengan cara mengatur pada bagian pengatur tegangan benang (tension device). Apabila terlalu tinggi kekerasan gulungannya, maka cincin pemberat harus dikurangi begitu juga sebaliknya apabila terlalu rendah atau lembek, maka cincin pemberat perlu ditambahkan. b. Benang masih banyak memiliki bagian yang tebal atau sambungan yang besar. Apabila benang masih banyak memiliki bagian yang tebal atau sambungan yang terlalu besar, maka akan menyebabkan kualitas kain yang dihasilkan tidak akan rata. Penanganan yang dapat dilakukan dengan cara mengatur atau menyetel jarak diantara celah slub catcher misalnya dengan mengurangi jarak diantara celah tersebut sehinggga bagian-bagian yang tebal tadi akan putus. 2.
Proses Penghanian Proses menggulung benang lusi dengan arah gulungan sejajar pada beam hani atau beam lusi merupakan salah satu diantara sekian proses persiapan pertenunan di sebut proses penghanian. Mesin yang digunakan untuk tujuan tersebut adalah mesin hani. Persyaratan gulungan benang yang baik pada beam tenun adalah sebagai berikut : a. Benang-benang yang digulung harus sama panjang. b. Letak benang-benang yang digulung harus sejajar. c. Benang yang digulung pada beam tenun harus seoptimal mungkin. d. Gulungan benang pada beam hani mempunyai kekerasan yang cukup atau setiap lapis gulungan benang mempunyai tegangan yang sama. e. Lebar benang pada beam tenun harus lebih lebar dari pada lebar cucukan sisir tenun. f. Panjang benang harus lebih panjang dari panjang kain yang akan dibuat. g. Permukaan gulungan benang pada beam tenun harus rata. Secara umum teknologi proses penghanian dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu sebagai berikut : a. Penghanian langsung (beam warping / direct warping) b. Penghanian seksional (sectional warping) Creel adalah tempat atau rak untuk meletakan gulungan benang. Creel terbuat dari rangka logam yang dilengkapi dengan peralatan pengatur tegangan benang (yarn tension device). Pada mesin hani yang lebih modern pengatur tegangan benang dikontrol secara otomatis dan terprogram untuk mengatur tegangan benang yang diinginkan. Creel juga dilengkapi dengan peralatan otomatis pendeteksi benang putus (yarn breakage monitoring system).
PLPG Sertifikasi Guru
164
165
Rayon 110
Jumlah creel yang digunakan pada mesin hani disesuaikan dengan jumlah benang lusi yang akan digunakan pada proses pertenunan. Pada umumnya jumlah creel sekitar 800 – 1200.
Gambar 7.6 Bentuk dan Skema Creel
Peralatan otomatis
Gambar 7.7 Peralatan Otomatis Sensor Optik Pendeteksi Benang Putus 1) Mesin Hani Seksi (Sectional warping) Mesin hani seksi merupakan mesin hani yang proses penghaniannya dilakukan dengan membagi benang lusi menjadi seksi-seksi. Perhitungan jumlah seksi yang digulung dengan cara membagi antara jumlah totol benang lusi yang dipakai dengan jumlah creelnya. Misalnya benang lusi yang harus dihani 10.000 helai dengan lebar 140 cm, maka proses penghaniannya dilakukan dengan membagi benang-benang lusi tersebut menjadi 10 seksi dimana setiap seksi terdiri dari 1.000 helai dengan lebar 14 cm. Kemudian dari 10 beam hani disatukan ke dalam beam tenun dengan lebar beam tenun 140 cm menggunakan mesin beaming. Secara umum skema dan bagian-bagian mesin hani seksi (sectional warping) adalah seperti terlihat pada gambar 7.8 berikut ini :
PLPG Sertifikasi Guru
165
166
Rayon 110
Keterangan ; 1. Creel 2. Tensioner (Pengatur tegangan benang) 3. Central power tensioner control 4. Computer 5. Sisir silang (leasing reed) 6. Beam hani 7. Sisir ekspansi
Gambar 7.8 Skema Mesin Hani Seksi Secara sederhana, proses dan mekanisme kerja mesin hani seksi yaitu benang dari creel (1) dilewatkan pada bagian pengatur tegangan benang (2), kemudian melewati sisir silang (5) yang berfungsi untuk mensejajarkan setiap helai benang, sisir ekspansi (7) yang berfungsi untuk menempatkan seluruh benang setiap seksi sesuai dengan lebar penghanian yang diinginkan untuk kemudian digulung seksi demi seksi pada beam hani (6). Beam hani sendiri terbuat dari metal yang berbentuk silinder.
Gambar 7.9 Proses Penggulungan Seksi Demi Seksi Pada Mesin Hani Seksi PLPG Sertifikasi Guru
166
167
Rayon 110
Beberapa jenis mesin hani seksi lainnya memiliki kontruksi mesin yang sama hanya ada perbedaan kecil. Mesin hani seksi kerucut di bawah ini misalnya memiliki kontruksi yang terdiri dari : Rak hani/creel (1), Rol pengantar (2), sisir silang (3), rol pengantar (4), sisir hani (5), rol pengantar (6), rol pengantar (7), drum/tambur (8), rol pengantar (9) dan beam tenun (10).
Gambar 7.10 Skema Mesin Hani Seksi Kerucut Setelah semua benang tergulung seksi demi seksi pada beam hani seksi, kemudian benang digulung pada beam tenun. Proses penggulungan ini disebut dengan proses beaming seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Selama proses penggulungan sangat penting untuk memperhatikan kecepatan penggulungan secara konstan dengan cara pengaturan otomatis kecepatan putaran penggulungan karena diameter gulungan semakin lama semakin besar, maka kecepatan putaran penggulungan harus berkurang.
Gambar 7.11 Proses Beaming 2) Penghanian Hani Langsung (Beam warping/Direct warping) Direct warping atau beam warping pada umumnya digunakan ketika akan mempersiapkan benang lusi untuk beberapa beam dengan panjang benang lusi yang sama. Tahapan untuk sistem penghanian terbagi menjadi dua bagian yaitu : a. Proses penggulungan benang pada beam yang berbentuk silinder dengan cara menarik benang yang ditempatkan pada creel. Jumlah beam yang digunakan PLPG Sertifikasi Guru
167
168
Rayon 110
sesuai dengan pembagian antara total benang lusi yang akan digunakan pada beam tenun dengan jumlah benang yang digulung setiap beamnya. b. Proses penggulungan beam-beam tadi secara simultan pada beam tenun seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 7.12 Proses Penggulungan Pada Beam Tenun (Beaming) Kontruksi mesin direct warping lebih sederhana sehingga memiliki kecepatan dan produksi yang besar. Bagian mesin direct warping terdiri dari rak benang (creel), sisir ekspansi (expanding comb), rol penekan (pressure roll) dan beam seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 7.13 Mesin Direct Warping Pada dasarnya hasil gulungan benang yang diharapkan sebagai hasil dari proses di mesin hani adalah gulungan benang yang memiliki panjang, kekerasan dan bentuk yang baik serta sesuai. Walaupun demikian, kadang kala terjadi masalah di dalam proses pengahanian sehingga kualitas gulungan beam tenun yang dihasilkan tidak memuaskan. Beberapa masalah yang kemungkinan terjadi dan penanganan yang dapat dilakukan misalnya kekerasan beam tenun terlalu tinggi atau rendah. Apabila kekerasan beam tenun terlalu tinggi, akan menyebabkan tegangan benang yang terjadi pada saat proses pertenunan tinggi yang pada gilirannya benang mudah putus akibat tidak kuat menahan tegangan benang yang terjadi selama proses. Begitu juga apabila terlalu lembek akan menyebabkan misalnya benang sulit untuk PLPG Sertifikasi Guru
168
169
Rayon 110
ditarik dan akan mudah kusut serta sering putus. Penanganan yang dapat dilakukan dengan cara mengatur pada bagian pengatur tegangan benang (tension device).
3.
Proses Penganjian (Sizing) Proses penganjian adalah proses memberikan lapisan larutan kanji pada benang. Tujuan penganjian yaitu untuk meningkatkan kehalusan permukaan dan kekuatan benang pada saat benang lusi di proses pada mesin tenun. Permukaan benang yang lebih halus terjadi karena bulu-bulu benang akan terlapisi oleh larutan kanji, sehingga pada saat proses pertenunan akan mengurangi gesekan yang terjadi antara benang dengan bagian-bagian mesin tenun. Beberapa hal yang mempengaruhi proses penganjian yang baik adalah sebagai berikut : a. Larutan kanji. Viskositas larutan kanji yang tepat, memiliki daya rekat yang baik, dan terpenetrasi pada benang akan menghasilkan hasil penganjian yang baik pada benang. b. Proses pengeringan yang tepat tidak terlalu cepat atau terlalu lama sehingga lapisan kanji tidak getas atau tidak merekat dengan baik. c. Take up (%) atau prosentase penyerapan larutan kanji pada benang yang tepat. Apabila prosentase penyerapan larutan kanji terlalu besar, maka akan menyebabkan benang menjadi getas selain mudah lepas dari benang. Bahan-bahan kanji yang akan digunakan pada proses penganjian memiliki sifat adhesive, kestabilan viskositas, daya penetrasi, memiliki daya absorbsi, moisture, mudah dihilangkan kembali dan secara ekonomis tidak terlalu mahal. Keseluruhan sifat-sifat tersebut sangat berperan terhadap sejauh mana benang dapat terlapisi dengan baik selama proses penganjian. Bahan-bahan kanji terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebagai berikut : a. Bahan perekat. Bahan perekat merupakan bahan utama dalam proses penganjian. Ada tiga jenis bahan perekat kanji yaitu bahan alam seperti yang berasal dari tepung jagung, gandum, sagu, tapioka, kentang ubi jalar, dsb. Bahan perekat sintesis antara lain Polyvinyl alkohol (PVA), Poli Acrilic Acid Ester (pase),dsb sedangkan yang merupakan bahan perekat semi sintesis adalah Carboxyl Methyl Cellulose (CMC). b. Bahan lemak. Bahan lemak berfungsi untuk memberikan efek lemas pada benang, sifat licin pada permukaan benang, daya tahan terhadap sifat elektrik statik dan membantu penetrasi larutasn kanji-kanji kedalam benang. Klasifikasi lemak dapat terbagi menjadi beberapa tipe yaitu sebagai berikut : 1) Tipe unsoluble, lemak betul-betul terpisah pada larutan kanji dan tidak terdispersi seperti parafin, minya rape, minya kelapa, dsb. Larutan lemak ini sudah tidak digunakan lagi sebab daya rekatnya tidak rata walaupun memiliki sifat licin yang baik. PLPG Sertifikasi Guru
169
170
Rayon 110
2) tipe terdispersi, lemak akan terdispersi namu jika didiamkan bahan ini akan tetap terpisahkan dan merekatnya pada benang merata. Tipe ini banyak digunakan untuk benang spun dan tidak untuk benang filamen karena memiliki sifat licin yang baik walaupun sifat larut pada larutan kanji cukup rendah. 3) tipe emulsi, terdispersi secara homogen dalam larutan kanji, kondisi rekatnya dalam benang cukup merata akan tetapi sifat licinnya lebih rendah daripada tipe unsoluble dan terdispersi. Bahan ini digunakan untuk benang spun dan filamen. 4) Tipe larut sempurna, teremulsi secara sempurna dan terdispersi oleh bahan-behan permukaan aktif. Bahan ini memiliki sifat licin yang kurang baik dan banyak digunakan untuk benang filamen. c. Bahan-bahan pembantu yang terdiri dari bahan pelunak air, bahan pemberat dan bahan anti septic. Dilihat dari perkambangannya, ada dua jenis mesin kanji yang digunakan, yaitu yang masih konvensional dan lebih modern. Pada mesin kanji yang konvensional, benang-benang pada creel digulung pada beam sebelumnya melalui bagian panganjian (sizing vat). Benang kemudian melalui bagian pengering (drying unit) yang berfungsi untuk mengeringkan benang. Proses pengeringan didapatkan dengan melewatkan benang melalui silinder-silinder atau dengan menggunakan udara panas atau dengan frekwensi radio (radio-frequency). Sistem pengeringan dengan frekwensi radio dihasilkan melalui gelombang electromagnetic yang mampu mengekstra air di dalam larutan kanji tanpa harus memanaskan benang. Metoda ini mampu menghindari kejutan panas yang disebabkan oleh udara panas di dalam oven sehingga sifat-sifat kimia dan fisik benang tidak berubah. Selama proses penganjian perlu diperhatikan agar benang tidak menyatu satu sama lain. Setelah melewati bagian pengering, kemudia benang melaui bagian pemberian lilin (waxing device) yang bertujuan untuk meningkatkan kehalusan permukaan benang. Skema mesin kanji antara yang konvensional dan modern dapat terlihat pada gambar 1 dan 2 dibawah ini. Sedangkan gambar 3 dan 4 memperlihatkan skema dua jenis mesin kanji dengan line atau sistem yang berbeda.
Gambar 7.14 Skema Mesin Kanji Konvensional PLPG Sertifikasi Guru
170
171
Rayon 110
Gambar 7.15 Skema Mesin Kanji Modern 3
2
1
5 4
Gambar 7.16 Skema Mesin kanji : 1 − Size vat; 2 − Radio-frequency oven; 3 − Drum drying machine; 4 − Waxing device; 5 − Beaming
1
2
3
5 4
Gambar 7.17 Skema Mesin kanji : 1 − Size vat; 2 – Hot air oven; 3 − Drum drying machine; 4 − Waxing device; 5 − Beaming Selama proses penganjian, faktor yang perlu mendapatkan perhatian adalah jangan sampai benang menempel satu sama lain. Faktor putus benang juga perlu mendapatkan perhatian karena benang tersebut digulung langsung dari benang ke beam. Pada bagian pemberian kanji, larutan kanji harus homogen sehingga larutan kanji yang melapisi permukaan benang baik kualitasnya. Sirkulasi larutan kanji dan temperatur yang terjadi harus diperhatikan sedemikian rupa. Pada bagian pengeringan harus bisa dipastikan bahwa temperatur yang terjadi harus tepat. Khusus untuk pengeringan dengan menggunakan silinder, pengaturan perbedaan temperatur pada setiap silinder antara satu dengan lainnya harus diatur dengan baik untuk menghindari hasil penganjian yang getas karena terlalu kering PLPG Sertifikasi Guru
171
172
Rayon 110
atau tidak menempel dengan baik karena masih basah. Pada umumnya proses pengeringan dilakukan secara bertahap misalnya mulai dari suhu 800C -900C lalu ke suhu 1000C dan akhirnya suhunya turun ke 700C -800C. Pengaturan ini cukup penting untuk menghindari pengeringan dan pendinginan yang mendadak yang dapat menyebabkan kanji menjadi rapuh. 4. Proses Pencucukan Benang Untuk mendapatkan proses yang baik selama pertenunan perlu mempersiapkan mesin tenun dengan baik dengan proses pencucukan benang (drawing in). Pada saat proses perubahan jenis order atau perubahan jenis kain yang dibuat beam terkadang perlu diganti sehingga benang harus di cucuk ulang. Namun apabila tidak ada perubahan jenis benang, maka hanya dilakukan proses penyambungan. Proses pencucukan mulai dari mencucuk benang pada bagian dropper, mata gun (heald) dan sisir tenun (reed) seperti terlihat pada gambar 7.18 Proses pencucukan bisa dilakukan secara manual atau dengan mesin.
Gambar 7.18 Proses Pencucukan Benang Pada Mesin Tenun Proses pencucukan dengan tangan dilakukan oleh 2 orang operator dimana sau orang menyuapkan benang sedangkan satu orang lainnya menerima benang. Alat untuk mencucuk benang secara manual menggunakan kawat cucuk (drafting hook) yang berfungsi untuk mengait dan menarik benang-benang lusi untuk dimasukan pada dropper dan gun. Ada 2 macam kawak cucuk, yaitu kawat cucuk tunggal dan kawat cucuk ganda seperti terlihat pada gambar 7.19 Peralatan lain yang digunakan adalah pisau cucuk (denting hook) yang berfungsi untu mengait dan menarik benang-benang lusi ke lubang sisir tenun.
PLPG Sertifikasi Guru
172
173
Rayon 110
Gambar 7.19 (A) Kawat Cucuk Tunggal Dan Ganda (B) Pisau Cucuk Metode pencucukan lainnya dengan menggunakan mesin secara otomatis seperti terlihat pada gambar 3. Proses pencucukan dilakukan dengan bantuan pemograman pada komputer lalu mesin melakukannya secara otomatis. Jarum panjang mengambil benang untuk kemudian dimasukan pada dropper, mata gun dan sisir tenun. Computer mengontrol berbagai fungsi dan kontrol yang berbeda secara elektronik. Mesin otomatis ini dapat digunakan untuk berbagai jenis mesin dan benang yang berbeda dengan kecepatan pencucukan sampai 6.000 benang/jam.
Gambar 7.20 Proses Pencucukan Benang Pada Mesin Cucuk Otomatis Mesin otomatis pencucukan benang lainnya seperti terlihat pada gambar 7.21 berikut ini memiliki fungsi yang sama dengan mesin sebelumnya dan tanpa bantuan operator sama sekali untuk melakukannya. Metode kerja digerakan secara elektronik dengan pemograman pada komputer. Pada mesin ini, setelah mencucuk pada semua bagian lalu bagian mencucuk (drawing-in devices) akan bergerak untuk melakukan proses penyambungan dengan benang pada beam secara otomatis. Pada mesin seperti ini kecepatan rata-rata pencucukannya sebesar 3.600 benang/jam.
PLPG Sertifikasi Guru
173
174
Rayon 110
Gambar 7.21 Mesin Cucuk Otomatis Dan Komputer 5. Perencanaan Pencucukan Perencanaan pencucukan benang pada bagian dopper, mata gun dan sisir tenun dilakukan dengan menyesuaikan dengan kontruksi kain tenun yang akan dibuat. Pemakain dropper disesuaikan dengan kehalusan benang lusi dan kerapatan atau tetal benang lusi yang digunakan. Dropper yang tebal dipergunakan untuk benang lusi kasar dengan tetal benang lusi yang rendah sedangkan untuk droper yang tipis digunakan untuk benang lusi halus dengan tetal benang lusi yang tinggi. Gun pada mesin tenun terbuat dari material logam yang tipis tergantung pada nomor gun yang digunakan. Penggunaan nomor gun disesuaikan dengan kehalusan benang atau nomor benang dan kerapatan atau tetal benang lusi yang pakai pada kain. Sedangkan pencucukan benang pada gun harus disesuaikan dengan anyaman yang akan dibuat dan sistem pembukaan mulut lusi di mesin tenunnya. Ada tiga sistem pencucukan yaitu : a. Cucukan lurus, merupakan sistem pencucukan terus menerus misalnya 1-23-4, 1-2-3-4, 1-2-3-4, dst b. Cucukan loncat, merupakan sistem pencucukan yang tidak teratur misalnya 1-3-2-4, dst c. Cucukan runcing, merupakan sistem pencucukan berbentuk runcing misalnya 1-2-3-4-5-6-5-4-3-2, dst Sisir tenun (reed) yang digunakan juga ditentukan dengan kehalusan benang lusi dan tetal lusi yang digunakan pada kain. Semakin halus benang dan tinggi tetal benang lusi yang digunakan, maka nomor sisir tenun juga semakin tinggi dan begitu juga sebaliknya. Nomor sisir menyatakan jumlah kawat sisir atau lubang sisir yang disusun dalam setiap panjang 2 inci. Jumlah benang lusi yang dicucuk setiap celah lubang sisir ditentukan oleh lebar cucukan dengan memperhitungkan jumlah lusi dikurangi jumlah lusi pinggir PLPG Sertifikasi Guru
174
175
Rayon 110
dibagi nomor sisir dan jumlah lusi setiap lubang. Misalnya jumlah benang lusi sebesar 2540 helai, jumlah lusi pinggi 40 helai dengan nomor sisir 50, sedangkan jumlah benang tiap lubangnya 2 helai, maka lebar cucukannya adalah : 2540 – 40 = 50 inci. 60/2 x 2
C. RENCANA TENUN Pada sub bab ini akan dipelajari bagaimana membuat rencana tenun. Namun sebelum dapat membuat rencana tenun harus terlebih dahulu memahami jenis-jenis anyaman yang dipakai untuk membuat kain tenun, oleh karenanya maka jenis-jenis anyaman mulai dari anyaman dasar polos, keper dan satin beserta turunannya akan dipelajari. Sub bab ini sangat penting dikuasai oleh karena pemahaman mengenai jenis-jenis anyaman dasar dan turunannya beserta rencana tenun merupakan pondasi awal untuk melakukan perencanaan di mesin tenun dengan baik. 1. Metode Penggambaran Anyaman Kain tenun adalah kain yang dibentuk oleh persilangan antara benang lusi dan benang pakan. Ada dua kemungkinan titik persilangan antara benang pakan dan lusi, yaitu benang lusi berada diatas benang pakan atau benang pakan berada di atas benang lusi. Metode untuk menggambarkan anyaman dengan menggunakan diagram anyaman yang berbentuk kotak-kotak seperti terlihat pada gambar 7.22. Satu kotak menunjukan titik persilagan antara benang pakan dengan benang lusi. Tanda silang (x) atau menghitamkan kotak menunjukan bahwa pada titik persilangan tersebut benang lusi berada diatas benang pakan, sebaliknya apabila kotak tersebut kosong berarti benang pakan yang berada diatas benang lusi.
Gambar 7.22 Diagram Anyaman Pada diagram anyaman dikenal istilah repeat anyaman yang berarti adalah jumlah pengulangan minimal benang lusi dan pakan. Jumlah repeat anyaman untuk setiap jenis anyaman berbeda-beda misalnya pada anyaman polos repeat anyaman berjumlah 2 helai lusi dan 2 helai pakan. PLPG Sertifikasi Guru
175
176
Rayon 110
2. Anyaman Polos dan Turunannya Anyaman polos merupakan anyaman yang paling sederhana yang memiliki repeat anyaman 2 kotak untuk 2 helai untuk benang lusi dan pakan. Diagram anyaman polos beserta skema bagaimana benang lusi menyilang pada benang pakan atau bagaimana benang pakan menyilang pada benang lusi dapat dilihat pada gambar 7.23 berikut ini.
Gambar 7.23 Diagram Anyaman Polos Anyaman polos memiliki turunan, yaitu berupa perpanjangan kearah lusi yaitu Rib Lusi. Pada gambar 7.24 (A,B,C,D) berturut-turut adalah rib lusi 2/2, rib lusi 3/3, rib lusi 4/4 dan rib lusi 4/2.
Gambar 7.24 Diagram Anyaman Rib Lusi
PLPG Sertifikasi Guru
176
177
Rayon 110
Selain itu ada juga perpanjangan kearah pakan yaitu yang disebut rib pakan. Pada gambar 7.25 (A,B,C,D) berturut-turut adalah rib pakan dengan repeat yang berbeda-beda. Anyaman turunan polos lainnya merupakan perpanjangan efek lusi dan pakan. Gambar 7.26 menunjukan anyaman panama 2/2 dan panama 3/3.
Gambar 7.25 Diagram Anyaman Rib Pakan
Gambar 7.26 Diagram Anyaman Panama 2/2 (A) Dan Panama 3/3 (B) Selain itu dikenal juga anyaman turunan polos lainnya, yaitu turunan anyaman polos tidak langsung. Anyaman berlubang (perforated fabric) dan anyaman huckback merupakan contoh anyaman polos tidak langsung seperti terlihat pada gambar 7.27 (A) dan 6 (B).
PLPG Sertifikasi Guru
177
178
Rayon 110
(A)
(B)
Gambar 7.27 Diagram Anyaman Berlubang (A) Dan Huckback (B) 3. Anyaman Keper dan Turunannya Anyaman keper dapat ditemukan aplikasinya pada berbagai jenis kain. Ciri utama kain tenun dengan anyaman keper yaitu adanya garis diagonal atau garis miring sepanjang kain. Sudut kemiringan atau garis miring anyaman keper ditentukan oleh anga loncat. Repeat minimal anyaman keper terdiri dari 3 helai benang lusi dan pakan. Jenis anyaman keper diantaranya keper lusi 2/1, 3/1, 4/1, 5/1, dsb. Sedangkan jenis anyaman keper pakan diantaranya adalah 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, dsb. Pada beberapa penulisan anyaman keper dituliskan angka loncat dengan lambang miring dan angka. Kemiringan anyaman keper bisa kearah kanan atau kiri yang ditandai dengan lambing / untuk keper kanan dan lambing \ untuk keper kiri, contohnya anyaman keper lusi 4 / 1 dimaknai sebagai anyaman keper kanan 4/1. 1
A
B
Gambar 7.28 Diagram Anyaman Keper Lusi 4 / 1 Dan Keper Pakan 1/4 (B) 1
PLPG Sertifikasi Guru
178
179
Rayon 110
Anyaman keper memiliki turunan, misalnya keper rangkap 2/2 (croise atau cashmere) seperti terlihat pada gambar 7.29 dibawah ini. Contoh anyaman keper turunannya lainnya seperti herring bone.
A
B
Gambar 7.29 Diagram Anyaman Keper Rangkap 2/2 (A) Dan Herring Bone (B) 4. Anyaman Satin dan Turunannya Kain dengan anyaman satin memiliki sifat kain yang lebih licin dan lebih berkilau dibanding anyaman lainnya. Titik loncat pada anyaman satin menjadi ciri anyaman satin, misalnya satin 5 angka loncat 2 (5 V2) seperti terlihat pada gambar 7.30 berikut ini yang berarti setiap melewati dua helai benang pakan, terjadi titik persilanganan kembali benang pakan diatas benang lusi.
Gambar 7.30 Anyaman Satin 5 V2 Penentuan angka loncat yang menjadi dasar anyaman satin memiliki ketentuan-ketentuan sebagai berikut ini: a. Angka loncat tidak sama dengan repeat anyaman b. Angka loncat tidak boleh merupakan jumlah repeat dikurangi satu c. Angka loncat tidak boleh menjadi faktor pembagi dari repeat anyaman d. Angka loncat bukan merupakan perkalian dari faktor pembagi e. Anga loncat 1 tidak boleh menjadi angka loncat Aplikasi dari ketentuan ini misalnya untuk anyaman satin dengan repeat 5, dapat memiliki angka loncat 2 dan 3. PLPG Sertifikasi Guru
179
180
Rayon 110
5. Rencana Tenun Rencana tenun adalah suatu diagram yang memberikan petunjuk tentang hubungan antara anyaman, cucukan (draft/drawing plan), rencana ikatan dan cara pengangkatan gun atau rencana paku (peg / lifting plan). Rencana tenun dapat dibedakan antara rencana tenun dengan menggunakan rol kerek atau dengan peralatan dobby. Dibawah ini adalah contoh rencana paku dengan anyaman keper kanan 2/2.
Gambar 7.31 Rencana Tenun Keper Kanan 2/2 Tipe cucukan pada rencana tenun berbagai macam, yaitu cucukan lurus (straight draft), kombinasi, dsb. Pada gambar 11 merupakan beberapa jenis rencana cucukan pada rencana tenun.
Gambar 7.32 Cucukan Lurus (Straight Draft)
D. PEMBUATAN KAIN DI MESIN TENUN Proses pembuatan kain dengan mesin tenun terjadi akibat adanya silangan antara benang lusi dan benang pakan. Secara prinsip pembentukan kain tenun terdiri dari empat gerakan pokok, yaitu sebagai berikut : a. Pembukaan mulut lusi (shed opening), merupakan gerakan menaikan dan menurunkan benang lusi kearah vertikal. Gerakan menaik dan menurunkan benang lusi ini diatur oleh peralatan cam atau dobby atau jacquard. Pada mesin tenun dengan menggunakan peralatan cam dan dobby, benang lusi dimasukan pada mata gun yang tersusun sedemikian rupa dan terbingkai menjadi satu kesatuan yang disebut Kamran (healdshaft). Kamran ini yang akan digerakan PLPG Sertifikasi Guru
180
181
Rayon 110
naik dan turunnya oleh peralatan cam atau dobby. Gerakan sebagian Kamran keatas dan sebagiannya kebawah membentuk semacam celah yang disebut mulut lusi. b. Penyisipan benang pakan (weft insertion), merupakan gerakan penyusupan benang pakan setelah terjadinya proses pembukaan mulut lusi. Penyusupan benang pakan diantara benang lusi dilakukan dengan cara meluncurkan benang pakan oleh peralatan pembawa benang pakan. Peralatan pembawa benang pakan yang digunakan bermacam-macam jenis dan bentuknya mulai dari yang menggunakan teropong (shuttle) dan non teropong (shuttles). Peralatan untuk non teropong bisa menggunakan projektil, rapier, dan semburan udara atau air. c. Penutupan mulut lusi (shed closing), merupakan gerakan benang lusi menuju arah yang berlawanan sampai pada posisi awal, yaitu benang tidak membentuk mulut lusi. d. Pengetekan benang pakan (weft beat up), merupakan gerakan merapatkan benang pakan yang telah diluncurkan diantara benang lusi oleh peralatan sisir tenun. Setelah benang pakan dirapatkan, maka benang-benang lusi dan pakan tadi akan menyilang satu sama lain menjadi kain. Skema mesin tenun beserta bagian-bagiannya dapat dilihat pada gambar 7.33 dibawah ini. Benang digulung pada beam tenun (1) kemudian melewati rol pengantar (2), lalu melewati dropper (3) untuk kemudian masing-masing benang dicucuk pada setiap mata gun (5) dan sisir tenun (7).
Gambar 7.33 Skema Mesin Tenun Walaupun mesin tenun berbeda-beda jenisnya, tetapi secara garis mesin tenun dapat dikelompokan berdasarkan peralatan pembentuk mulut lusi dan peralatan pembawa benang pakan. Berdasarkan peralatan pembentukan mulut lusi, mesin tenun terdiri dari mesin tenun dengan cam, dobby dan jacquard. Sedangkan PLPG Sertifikasi Guru
181
182
Rayon 110
menurut peralatan pembawa benang pakan, mesin tenun terbagi atas mesin tenun dengan peluncuran teropong (shuttle loom) dan mesin tanpa teropong (shuttlees loom). Mesin tenun tanpa teropong terbagi lagi menurut peralatan atau media pembawa benang pakan yang berbeda, yaitu mesin tenun projectiles, rapier, air jet (udara) dan water jet (air). 1. Mesin Tenun Teropong Mesin tenun teropong atau merupakan mesin tenun yang proses peluncuran benang pakannya menggunakan peralatan teropong. Benang tersebut digulung dalam bentuk bobin palet. Proses penggulungan benang pakan dalam bentuk bobin palet disebut proses pemaletan. Teropong terbuat dari bahan kayu, plastik ataupun fiberglass. Skema mesin tenun dengan teropong dapat dilihat pada gambar 7.34 berikut ini.
Gambar 7.34 Skema Mesin Tenun Teropong Mekanisme peluncuran benang pakan seperti terlihat pada gambar 7.35 adalah sebagai berikut : poros pukulan Teropong (7) berada diatas poros bawah (4) dengan cam pemukul (5). Selanjutnya gerakan diteruskan melalui tuas pemukul (8), bar penarik (9) dan sabuk (10), tongkat pemukul (3) dan akhirnya menggerakan peralatan pemukul (picker) (2). Peralatan pemukul berayun terus menerus sehingga teropong meluncur kesisi yang lainnya untuk kemudian di pukul kembali oleh peralatan pemukul disisi lainnya yang bergerak terus menerus.
PLPG Sertifikasi Guru
182
183
Rayon 110
Gambar 7.35 Mekanisme Mesin Tenun Teropong 2. Mesin Tenun Rapier Mesin tenun rapier merupakan mesin tenun yang cukup fleksibel untuk membuat berbagai jenis kain tenun. Prinsip peluncuran benang pakan dengan menggunakan rapier dapat dilihat pada gambar 7.36. Secara lengkap gerakan peluncuran pakannya adalah sebagai berikut ; rapier 1 yang berfungsi sebagai pembawa benang pakan meluncur maju sampai di posisi tengah mulut lusi, rapier 2 yang berfungsi sebagai penangkap benang pakan meluncur maju juga sampai di posisi tengah mulut lusi untuk menangkap benang pakan. Kedua rapier tersebut kemudian bergerak mundur sampai di posisi semula. Gerakan rapier meluncur maju dan mundur ini terus menerus berlangsung sesuai dengan seberapa banyak kain tenun yang akan di produksi.
Gambar 7.36 Skema Gerakan Rapier PLPG Sertifikasi Guru
183
184
Rayon 110
Ada dua jenis peralatan pendukung untuk menggerakan rapier pada mesin tenun rapier, yaitu dengan peralatan berupa batang (rigid rapier) atau belt (flexible rapier). Rigid rapier memiliki keuntungan yaitu batang dan rapier ketika bergerak sepanjang mulut lusi tidak menyentuh benang lusi. Batang tersebut harus cukup kuat dan kaku supaya rapier bergerak dengan cukup stabil dan presisi. Flexible rapier menggunakan peralatan belt yang dibuat dari material komposit sehingga cukup fleksibel dan bahkan dapat dibengkokan sampai 1800. Sifat fleksibilitas batang ini memungkinkan batang rapier dapat ditempatkan pada bagian bawah, sehingga dapat menghemat ukuran mesin karena tidak memerlukan tempat tambahan. Untuk menggerakan peralatan rapier, baik itu dengan rigid atau flexible rapier digunakan susunan roda gigi sedemikian sehingga rapier dapat begerak maju dan mundur. Gambar 7.37 menunjukan skema hubungan cam, roda gigi dan flexible rapier pada salah satu mesin tenun flexible rapier.
Gambar 7.37 Mekanisme Kerja Flexible Rapier Mekanisme kerja yang terjadi adalah sebagai berikut : poros utama (1) yang dilengkapi dengan peralatan disc cam (2) berputar. Putararan disc cam menyebabkan follower (3) bergerak maju dan mundur menggerakan batang penghubung (4). Batang penghubung kemudian menggerakan bagian-bagian poros (6) dan rangkaian roda gigi (7). Susunan roda gigi ini kemudia menggerakan roda yang memutarkan flexible rapier, sehingga akibat putaran roda ini menyebabkan flexible rapier bergerak maju dan mundur. 3. Mesin Tenun Projektil (Projectile) Mesin tenun projektil (Projectile) mula-mula diperkenalkan disekitar tahun 1950 dan sampai sekarang masih digunakan. Saat ini mesin tenun projektil dikembangkan dengan mengaplikasikan sistem elektronik dengan mikroprosesor untuk mengontrol berbagai bagian mesin. Mesin tenun projektil memiliki produktivitas yang baik dan sesuai untuk mesin tenun yang menggunakan sisir tenun yang lebar. PLPG Sertifikasi Guru
184
185
Rayon 110
Peralatan yang digunakan untuk membawa benang pakan yaitu berupa projektile seperti terlihat pada gambar 7.38 Jenis projektil disesuaikan dengan lebar mesin tenun dan peralatan gripper yang digunakan untuk mengambil benang dari gulungannya.
Gambar 7.38 Peralatan Projektil Skematik pada gambar 7.39 memperlihatkan bagian-bagian mesin tenun projektil yang bekerja untuk meluncurkan benang pakan. Peralatannya terdiri dari conveyor yang berfungsi untuk mengembalikan projektil (shuttle return chain), projectile beserta gripper dan pemotong benang (scissors).
Gambar 7.39 Skema Mesin Tenun Projektil
Mekanisme mesin tenun projektil seperti terlihat pada gambar 7.40 adalah sebagai berikut :
PLPG Sertifikasi Guru
185
186
Rayon 110
Gambar 7.40 Mekanisme Mesin Tenun Projektil a. Projektil 1 ada posisi awal. Ujung benang pakan pada cones (8) di pegang oleh peralatan Pembawa benang pakan (weft carrier) 2 dan di kontrol oleh peralatan penegang benang (weft tensioner) (3), weft brake (4) dan eyelet (7). b. Weft carrier 2 kemudian terbuka setelah clamp projektil memegang ujung benang pakan. c. Projektil 1 diluncurkan melalui mulut lusi. d. Projektil 1 ada pada ujung mesin dan weft carrier 2 pada sisi lainnya menarik benang sementara weft tensioner 3 terbuka untuk mengatur tegangan benang. e. Weft carrier 2 tertutup, sementara selvedge clamp 5 memegang benang pakan pada kedua sisi dan calm projektil dibuka untuk melepaskan ujung benan pakan f. Benang di potong oleh gunting 6 sementara projektil 1 ditempatkan di konveyor. g. Benang pakan dirapatkan atau proses pengetekan benang pakan oleh sisir tenun, sementara weft carrier 2 bergerak pada posisi semula dan weft tensioner 3 terbuka untuk mengembalikan benang dan tetap memiliki tegangan. Projektil 1 bergerak untuk kembali pada posisi semula h. Projektil 1 sudah kembali pada posisi semula.
PLPG Sertifikasi Guru
186
187
Rayon 110
4. Mesin Tenun Air Jet Mesin tenun air jet atau biasa disebut air jet loom merupakan mesin tenun yang memiliki produktifitas yang paling tinggi terutama untuk membuat kain yang gramasinya ringan sampai medium. Mesin tenun air jet memiliki lebar mesin mulai dari 190 sampai 400 cm dengan penyuapan benang pakan sampai 8 buah. Mesin tenun air jet memerlukan konsumsi energi yang tinggi untuk mengkompres udara. Semakin cepat dan lebar mesin yang digunakan, maka semakin tinggi konsumsi energi yang digunakan. Mesin tenun air jet membutuhkan kestabilan aliran udara sepanjang mesin untuk memastikan benang pakan meluncur dengan baik dan stabil. Untuk mencapai tujuan tersebut, maka sisir tenunnya dibentuk sedemikian rupa membentuk semacam alur. Pada mesin air jet, benang diluncurkan oleh peralatan main nozzle, namun demikian semburan dari main nozzle tidak cukup, untuk itu dipasang relay nozzle sepanjang lebar mesin. Sisir tenun, main noozle dan relay nozzle dapat dilihat pada gambar 7.41.
(A) (B) (C) Gambar 7.41 (A) Sisir tenun (B) Main nozzle (C) Relay nozzle Main nozzle dan realy noozle disemburkan udaranya melalui pengontrol tekanan udara (pressure control). Pada banyak mesin tenun air jet terkini pengaturan dan kontrol mesin dilakukan dengan bantuan mikro presesor. Sistem pengaturan secara otomatis ini berfungsi untuk mengoptimalkan tekanan angin di mesin sesuai dengan jenis benang yang akan di proses. Tekanan udara pada main noozle dan relay noozle diatur secara otomatis sesuai dengan struktur benang dan resistensinya terhadap udara ketika dihemburkan. Skema pengaturan mesin tenun air jet seperti ini dapat dilihat pada gambar 7.42.
Gambar 7.42 Skema Pengaturan Udara Mesin Tenun Air Jet PLPG Sertifikasi Guru
187
188
Rayon 110
5. Mesin Tenun Water Jet Mesin tenun water jet banyak digunakan untuk membuat kain yang ringan dan medium. Selain itu jenis benang yang digunakan adalah benang sintesis multi filamen. Skema mesin tenun air jet dapat dilihat pada gambar 7.43 berikut ini.
Gambar 7.43 Mekanisme Mesin Tenun Water Jet Mekanisme mesin tenun water jet adalah sebagai berikut : benang pakan pada gulungan cone (7) ditarik oleh peralatan penyuapan dan pengaturan benang (2), lalu melalui pengatur tegangan benang (tension regulator) (3) dan clamp benang (4). Ketika benang pakan akan diluncurkan, clamp 3 akan membuka pegangannya dan benang masuk ke dalam noozle 1 yang berisi air dengan tekanan yang tinggi untuk kemudian meluncur melalui sisir tenun dengan kecepatan yang sangat tinggi. Setelah benang pakan meluncur, benang pakan ditahan oleh benang yang bergerak dengan mekanisme leno 5, pemotong 14 kemudian memotong benang pakan. Peralatan clamp benang 13 memegang sisa benang pakan setelah sebelumnya ujung kain dipotong. Air di hembuskan dengan pompa 8 yang dilengkapi dengan peralatan filter. Sementara itu, piston dikontrol oleh cam 10 yang menghasilkan hembusan air dari kontainer 9 untuk kemudian air dengan tekanan tinggi pada nozzle 1.
PLPG Sertifikasi Guru
188
189
Rayon 110
E. TEST FORMATIF NO
Pertanyaan Ya
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Y T Tidak
Apakah anda dapat menjelaskan fungsi mesin kelos Apakah anda dapat menggambarkan skema mesin secara umum Apakah anda dapat memahami mekanisme kerja mesin Apakah anda dapat menangani proses penggulungan benang pada mesin kelos Apakah anda dapat mengidentifikasi masalah yang mungkin terjadi pada proses Apakah anda dapat menangani masalah yang mungkin terjadi selama proses pengelosan Apakah anda dapat menjelaskan fungsi mesin hani Apakah anda dapat menggambarkan skema mesin hani secara umum Apakah anda dapat memahami mekanisme kerja mesin hani Apakah anda dapat menangani proses penggulungan benang pada mesin hani Apakah anda dapat mengidentifikasi masalah yang mungkin terjadi pada proses Apakah anda dapat menangani masalah yang mungkin terjadi selama proses pengelosan Apakah anda dapat menjelaskan fungsi mesin kanji Apakah anda dapat menggambarkan skema mesin kanji secara umum Apakah anda dapat memahami mekanisme kerja mesin kanji Apakah anda dapat menjelaskan bahan-bahan kanji Apakah anda dapat mengidentifikasi bahan kanji untuk jenis benang yang berbeda Apakah anda dapat menangani masalah yang mungkin terjadi selama proses pengelosan Apakah anda dapat menjelaskan metoda penggambaran anyaman Apakah anda dapat menentukan anyaman polos dan turunannya Apakah anda dapat menentukan anyaman keper dan turunannya PLPG Sertifikasi Guru
189
190
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
Rayon 110
Apakah anda dapat menentukan anyaman satin dan turunannya Apakah anda dapat menentukan rencana tenun Apakah anda dapat menjelaskan proses persiapan benang pada mesin tenun Apakah anda dapat merencanakan proses persiapan benang mesin tenun Apakah anda dapat menentukan faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam proses pencucukan Apakah anda dapat membedakan dua metode dalam persiapan benang pada mesin tenun Apakah anda dapat menentukan jenis mata gun dan sisir tenun yang digunakan Apakah anda dapat menjelaskan gerakan poko pada mesin tenun Apakah anda dapat menjelaskan proses dan mekanisme pada mesin tenun teropong Apakah anda dapat menjelaskan proses dan mekanisme pada mesin tenun projektil Apakah anda dapat menjelaskan proses dan mekanisme pada mesin tenun rapier Apakah anda dapat menjelaskan proses dan mekanisme pada mesin tenun air jet Apakah anda dapat menjelaskan proses dan mekanisme pada mesin tenun water jet
PLPG Sertifikasi Guru
190
191
Rayon 110
BAB VIII TEKNOLOGI PERAJUTAN Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk: 1. Menjelaskan mekanisme kerja mesin rajut datar dan mesin rajut bundar secara keseluruhan 2. Menjelaskan bagian-bagian, fungsi dan cara kerja bagian-bagian mesin rajut datar dan mesin rajut bundar 3. Melakukan perawatan pada mesin rajut datar dan mesin rajut bundar 4. Menjelaskan dan menggambar diagram proses serta diagram cam kain rajut dengan rajutan plain, Rib dan turunan Rib. 5. Membuat kain rajut dengan rajutan plain, Rib dan turunan Rib. 6. Menjelaskan dan menggambar diagram proses dan diagram cam kain rajut Rib. 7. Membuat kain rajut dengan rajutan full cardigan dan half cardigan.
A. PENDAHULUAN Teknologi perajutan merupakan salah satu teknologi yang digunakan untuk membuat kain, selain dengan menggunakan teknologi pertenunan dan non woven. Sruktur kain rajut dibentuk oleh jeratan-jeratan benang yang bersambung satu sama lain. Letak jeratan-jeratan ini teratur yang merupakan suatu deretan. Deretan jeratan kearah panjang kain disebut Wale (B-B), sedangkan deretan jeratan kearah lebar kain disebut Course (A-A).
Gambar 8.1 Struktur Kain Rajut Teknologi perajutan dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian besar yaitu perajutan pakan dan perajutan lusi. Perajutan pakan sendiri dibagi menjadi dua bagian, yaitu perajutan dengan mesin rajut datar dan mesin rajut bundar. Sedangkan perajutan lusi dibagi lagi menjadi mesin rajut lusi raschel dan trikot. Klasifikasi perajutan dapat dilihat pada skema berikut ini: PLPG Sertifikasi Guru
191
192
Rayon 110
Gambar 8.2 Klasifikasi Teknologi Perajutan Perajutan pakan yaitu proses pembentukan jeratan yang terjadi secara berurutan kearah lebar kain atau seperti kearah pakan pada teknologi pertenunan. Kain ini terdiri dari satu atau lebih benang yang membentuk jeratan-jeratan melalui jarum-jarum yang bekerja membentuk kain dengan arah horisontal (arah pakan). Kain rajut ini elastis pada kedua sisi, baik kearah panjang maupun kearah lebar.
Gambar 8.3 Jeratan Perajutan Pakan Perajutan lusi yaitu pembentukan jeratan yang terjadi secara berurutan kearah panjang kain atau seperti kearah lusi pada teknologi pertenunan. Kain ini terdiri dari beberapa benang lusi yang dibentuk menjadi jeratan-jeratan melalui jarum-jarum dan bekerja membuat kain dengan arah vertikal. Kain ini elastis ke arah lebar tetapi kurang elastis ke arah panjang, namun hal ini dapat ditingkatkan dengan perlakuan pada proses finishing.
Gambar 8.4 Jeratan Perajutan Lusi PLPG Sertifikasi Guru
192
193
Rayon 110
B. MESIN RAJUT DATAR 1. Bagian dan Mekanisme Kerja Mesin Rajut Datar Setiap mesin rajut memiliki tingkat kehalusan mesin yang berbeda-beda. Tingkat kehalusan mesin atau disebut Gauge, disingkat E, adalah jumlah jarum per inci. Gauge E 3 berarti ada 3 jarum dalam 1 inci, sedangkan Gauge E 12 berarti ada 12 jarum dalam 1 inci. Semakin tinggi gauge suatu mesin, maka kain tersebut semakin halus. Mesin rajut datar memiliki tingkat kehalusan atau Gauge yang berbedabeda mulai dari E 4 sampai E 14. Pada umumnya gauge yang dipergunakan yaitu gauge 3 untuk membuat kain rajut yang kasar, gauge 7 untuk kontruksi kain yang sedang dan gauge 12 untuk kain rajut yang lebih halus. Mesin rajut datar manual meskipun memiliki keterbatasan dalam pembuatan corak dan kecepatan produksi akan tetapi mesin rajut datar manual dapat menjadi dasar yang sangat baik untuk mempelajari prinsip teknologi dasar mesin rajut datar. Kontruksi mesin rajut datar dapat dilihat pada gambar 8.5.
Gambar 8.5 Skema Mesin Rajut Datar Secara umum mekanisme kerja mesin rajut datar yaitu benang setelah diletakan pada meja mesin, lalu dilewatkan pada bagian-bagian pengantar dan pengatur tegangan benang. Benang kemudian dimasukan pada penyuap benang (feeder) yang ada pada penyeret, penyeret lalu digerakan sebanyak satu kali (1 course) untuk membuat pancingan awal kain dengan rajutan rib. Penyeret digerakan secara manual dengan tangan sampai benang tersebut terjerat oleh PLPG Sertifikasi Guru
193
194
Rayon 110
jarum, kemudian sisir pancing dimasukan diantara celah-celah jeratan yang terbentuk, kawat kemudian dimasukan pada sisir pancing tersebut. Cam kemudian di seting untuk rajutan plain tubular, lalu penyeret digerakan sebanyak 1 tour. Setelah selesai pancingan awal kain ini, maka seterusnya pembuatan kain dapat dilakukan. Sedangkan bagian-bagian beserta fungsi dan mekanismenya pada mesin adalah sebagai berikut : a. Needle bed (tempat dudukan jarum) Merupakan lempengan besi yang memiliki alur-alur kecil berjejer sebagai tempat jarum-jarum bekerja. Supaya jarum-jarum tidak lepas pada saat bekerja maka pada tempat dudukan jarum tersebut di beri mistar penjaga jarum yang bentuknya seperti penggaris. Pada mesin rajut datar ada dua Needle bed yang seolah-olah membentuk huruf V, sehingga kadang disebut juga mesin rajut V bed. Needle bed pada bagian belakang dipasang mati sedangkan pada bagian depan dipasang sedemikian rupa sehingga Needle bed bagian depan tersebut dapat digeser-geser (verzet). Hal ini berguna untuk membuat kain dengan efek pergeseran jeratan. Tingkat kerapatan alur-alur pada Needle bed menentukan tingkat kehalusan mesin rajut (gauge). Kehalusan mesin (gauge machine) didefinisikan sebagai jumlah jarum pada Needle bed per 1 inch. b. Penyeret (Carriage) Penyeret beserta peralatan di dalamnya merupakan bagian yang sangat penting, oleh karena penyeret yang membuat jarum dapat bekerja dan sekaligus mengaturnya. Pada penyeret terdapat dua jenis cam, yaitu raising cam dan stitch cam. Raising cam (RC) berfungsi untuk menaikan jarum, RC sendiri dapat diatur dalam posisi kerja atau tidak kerja. Sementara Stitch cam (SC) berfungsi untuk menurunkan jarum, seberapa tinggi atau rendahnya posisi turunnya jarum akan berpengaruh terhadap besar kecilnya tinggi jeratan. Pada mesin rajut datar 2 posisi posisi cam hanya dapat membentuk satu jenis jeratan pada seluruh jarum setiap kali penyeret digerakan, tetapi pada mesin rajut datar 3 posisi dalam satu course pada satu deretan jarum dapat dibuat dua jenis jeratan. Pada penyeret terdapat alat penyuapan benang (feeder) yang berfungsi untuk membawa dan sekaligus menyuapkan benang pada jarum-jarum. Selain itu terdapat juga alat pembuka lidah jarum yang berbentuk sikat yang bergerak seiring dengan bergeraknya penyeret. c. Pengatur tegangan benang Benang rajut yang biasanya berbentuk bobin atau cones diletakan pada meja mesin untuk kemudian dilewatkan pada bagian-bagian pengantar dan pengatur PLPG Sertifikasi Guru
194
195
Rayon 110
tegangan benang. Pengatur tegangan benang berfungsi untuk mengatur tegangan benang yang terjadi pada saat penyuapan benang. d. Penarik kain Pada mesin rajut datar manual, penarikan kain dilakukan oleh sisir pancing yang dipasang bandul sebagai pembeban sehingga kain tersebut akan dapat ditarik ke bawah. Sedangkan pada mesin-mesin yang lebih modern penarikan kain biasanya dilakukan oleh rol-rol penarik.
2. Perawatan Mesin Rajut Datar Pada mesin rajut datar ada beberapa hal yang harus dilakukan dalam rangka perawatan mesin, yaitu sebagai berikut : a. Needle bed (tempat dudukan jarum), Perawatan pada bagian ini dilakukan dengan melakukan pembersihan pada bagian-bagian alurnya sehingga jarum dapat bergerak naik dan turun dengan lancar. Pembersihan dilakukan apabila pada alurnya terlihat banyak sekali kotoran yang menempel, terutama sisa-sisa benang yang menempel pada alur-alurnya. Apabila mesin rajut datar sudah lama tidak dipakai dan akan dipakai kembali, maka pada alur-alur tersebut dapat diberikan oli yang tingkat kekentalannya rendah untuk mengurangi besarnya friksi yang terjadi antara jarum dan alur. b. Penyeret (Carriage) Perawatan yang dilakukan pada penyeret bagian raising cam dan stitch cam adalah dengan melakukan pembersihan pada alur camnya. Selain itu perlu juga dilakukan pengecekan pada bagian-bagian baud-baudnya untuk memastikan bahwa bagian-bagiannya masih cukup baik terpasang. c. Pembuka lidah Perawatan pada sikat kecil yang berfungsi untuk membuka lidah jarum dilakukan dengan cara memastikan bahwa sikat tersebut cukup bersih dari sisa-sisa benang yang menempel. Apabila kondisi sikatnya sudah tidak baik yang ditandai dengan adanya bagian-bagian sikatyang sudah rusak, maka perlu dilakukan pergantian dengan yang baru. d. Sisir pancing Perawatan pada sisir pancing dilakukan dengan memastikan bahwa lubanglubang pada alur tersebut masih cukup baik dan juga bagian-bagiannya masih lurus. Apabila sudah bengkok, maka sisir pancing tersebut perlu diluruskan kembali.
PLPG Sertifikasi Guru
195
196
Rayon 110
C. PEMBUATAN KAIN RAJUT PLAIN Pada sub sub bab ini anda akan mempelajari dasar-dasar dalam proses pembuatan kain rajut datar dengan dengan memahami dan menggambar diagram proses dan diagram cam kain rajut plain. Diagram proses dan diagram jeratan menjadi dasar dalam pembuatan kain rajut pada mesin rajut datar. Sub bab 2 ini sangat penting dikuasai oleh karena rajutan plain merupakan salah satu rajutan dasar yang sering digunakan dalam pembuatan kain rajut pakan. Tentu saja, akan semakin lengkap apabila di topang dengan kemampuan membuat kain tersebut di atas mesin.
1. Diagram Proses dan Diagram Block Cam Setidaknya ada dua jenis rajutan dasar kain rajut pakan, yaitu rajutan plain dan rib. Rajutan plain yaitu struktur rajutan yang dihasilkan oleh jarum-jarum pada hanya satu needle bed, baik itu hanya pada needle bed bagian belakang atau depan. Adapun mengenai diagram proses dan diagram block cam untuk masingmasing jenis rajutan tersebut yaitu sebagai berikut : Diagram proses rajutan plain pada needle bed bagian belakang:
Diagram block cam rajutan plain pada needle bed bagian belakang: 10
10
Diagram proses rajutan plain pada needle bed bagian depan:
PLPG Sertifikasi Guru
196
197
Rayon 110
Diagram block cam rajutan plain pada needle bed bagian depan:
10
10
Diagram proses rajutan plain bundar :
Diagram block cam rajutan plain bundar : 10
10
10
10
2. Proses Pembuatan Untuk membuat kain rajut plain pada salah satu needle bed dan plain bundar dengan cara kerja sebagai berikut : a. Memasang benang yang akan dirajut pada mesin rajut datar yang telah ditentukan. b. Mengatur tension untuk penguluran benang sampai masuk feeder. c. Membuat pancingan awal kain rajut dengan cara sebagai berikut : Raising cam (RC) dalam posisi seluruhnya aktif dengan nilai skala Stitch cam (SC) 10. Pada beberapa mesin nilai skala SC tidak harus selalu 10, bergantung pada kelancaran proses di mesin. Menjalankan penyeret sebanyak 1 course, yaitu 1 kali geseran penyeret kearah kanan atau kiri. PLPG Sertifikasi Guru
197
198
d. e. f.
g.
Rayon 110
Memasukan sisir pancing diantara kedua celah jeratan yang sudah terbentuk. Memasukan kawat pada sisir pancing Memasang beban pada sisir pancing secukupnya. Pada pemasangan beban, apabila terlalu ringan maka jeratan awal akan ikut naik terbawa oleh jarum, tetapi apabila terlalu berat, jarum sewaktu naik akan terasa berat pada penyeretnya dan kemungkinan benang pada jeratan awal akan putus. Merubah raising cam dalam posisi plain bundar. Menjalankan penyeret sebanyak 1 tour, yaitu 2 kali geseran penyeret kearah kanan dan kiri. Menjalankan penyeret dengan setelan cam masih sesuai dengan diagram block cam untuk rajutan plain bundar Merubah block cam sesuai dengan diagram block cam untuk rajutan plain. Melepaskan jeratan dari salah satu tempat jarum dengan cara menaikan jarumjarum sampai posisi kepala jeratan ada di batang, lalu turunkan lagi sampai jeratan-jeratan tersebut lepas dari jarum. Menjalankan penyeret untuk rajutan plain pada salah satu needle bed sebanyak 40 wales x 40 course.
D. PEMBUATAN KAIN RAJUT RIB Pada sub bab ini anda akan mempelajari dasar-dasar dalam proses pembuatan kain rajut rib pada mesin rajut datar dengan dengan memahami dan menggambar diagram proses dan diagram cam kain rajut plain. Diagram proses dan diagram jeratan menjadi dasar dalam pembuatan kain rajut pada mesin rajut datar. Sub bab 3 ini sangat penting dikuasai oleh karena rajutan rib merupakan salah satu rajutan dasar yang sering digunakan dalam pembuatan kain rajut pakan. Pemahaman yang baik akan diagram proses dan diagram cam kain rajut rib menjadi dasar yang baik dalam merencanakan pembuatan kain rajut rib. Hal ini akan semakin lengkap apabila di topang dengan kemampuan membuat kain tersebut di atas mesin.
1. Diagram Proses dan Diagram Block Cam Setidaknya ada dua jenis rajutan dasar kain rajut pakan, yaitu rajutan plain dan rib. Rajutan rib disebut juga sebagai rajutan double knit. Berbeda dengan rajutan plain, rajutan rib dihasilkan oleh jarum-jarum pada kedua needle bed, pembentukan jeratannya sendiri terjadi secara bergiliran antar jarum dari needle bed depan dan belakang. Rajutan rib dapat berupa rib 1x1, rib 2x1 dan rib 3x2. Diagram block cam untuk rajutan rib yaitu semuanya pada posisi aktif membentuk jeratan knit dengan diagram block cam, yaitu sbb :
PLPG Sertifikasi Guru
198
199
Rayon 110
Diagram block cam rajutan Rib : 10
10
10
10
Adapun mengenai diagram proses untuk masing-masing jenis rajutan berbeda, yaitu sebagai berikut : Diagram proses rajutan Rib 1 x 1 :
Diagram proses rajutan Rib 2 x 1 :
Diagram proses rajutan Rib 3 x 2 :
2. Proses Pembuatan Untuk membuat kain rajut Rib 1x1, 2x1, Rib 3x2 dan Rib 3x2 tanpa diverzet dengan cara kerja sebagai berikut : a. Menyusun jarum pada mesin untuk rajutan rib 1x1. b. Memasang benang pada mesin rajut datar. c. mengatur tension untuk penguluran benang sampai masuk feeder. d. membuat pancingan awal kain rajut. e. Menjalankan mesin sebanyak course yang dikehendaki. PLPG Sertifikasi Guru
199
200
Rayon 110
f. Melepaskan kain dari mesin dengan cara benang diputuskan dari feeder, kain dipegang lalu penyeret digerakan sebanyak 1 course. g. Menyusun jarum pada mesin untuk rajutan rib 2x1. h. Melakukan proses Verset needle bed sebanyak 1 kali. i. Membuat pancingan awal kain rajut. j. Mengembalikan verset seperti keadaan pada waktu menyusun jarum rib 2x1. k. Menjalankan mesin sebanyak course yang dikehendaki. l. Melepaskan kain dari mesin dengan cara benang diputuskan dari feeder, kain dipegang lalu penyeret digerakan sebanyak 1 course m. Menyusun jarum pada mesin untuk masing-masing rajutan rib 3x2. n. Melakukan proses Verset needle bed sebanyak 2 kali. o. Memasang benang pada mesin rajut datar. p. Mengatur tension untuk penguluran benang sampai masuk feeder. q. Menjalankan penyeret ½ tour dengan posisi cam seluruhnya aktif membentuk jeratan knit. r. Menjalankan penyeret sebanyak 1 tour dengan setelan block cam untuk rajutan plain bundar. s. Mengembalikan verset seperti keadaan pada waktu menyusun jarum rib 3x2. t. Mengembalikan setelan blok cam untuk rib u. Menjalankan mesin sebanyak course yang dikehendaki. v. Memasang benang pada mesin rajut datar. w. Mengatur tension untuk penguluran benang sampai masuk feeder. x. Menjalankan penyeret ½ tour dengan posisi cam seluruhnya aktif membentuk jeratan knit. y. Menjalankan penyeret sebanyak 1 tour dengan setelan block cam untuk rajutan plain bundar. z. Mengembalikan setelan blok cam untuk rib dan menjalankan mesin sebanyak course yang dikehendaki.
E. PEMBUATAN KAIN RAJUT TURUNAN RIB (HALF DAN FULL CARDIGAN) Pada sub bab ini anda akan mempelajari mekanisme pembentukan kain rajut dengan rajutan tuck. Kain rajut half dan full cardigan termasuk ke dalam jenis kain dengan rajutan tuck, sehingga pada praktikum ini anda akan mempelajari diagram proses dan diagram cam kain rajut half dan full cardigan. Selain itu, anda akan membuat kain tersebut di mesin rajut datar. Sub bab ini sangat penting dikuasai oleh karena rajutan half dan full cardigan merupakan rajutan yang sering digunakan dalam pembuatan kain rajut pakan. Pemahaman yang baik akan mekanisme, diagram proses, dan diagram cam kain rajut half dan full cardigan menjadi dasar yang baik dalam merencanakan pembuatan kain. Hal ini akan semakin lengkap apabila di topang dengan kemampuan membuat kain tersebut di atas mesin. PLPG Sertifikasi Guru
200
201
Rayon 110
1. Diagram Proses Dan Diagram Block Cam Salah satu rajutan turunan rib adalah cardigan. Cardigan adalah raajutan yang dalam satu coursenya terdiri dari jeratan knit pada satu tempat jarum dan tuck pada tempat jarum lainnya. Rajutan rib cardigan terdiri dari : 1. Half cardigan, yaitu rajutan yang dalam satu raportnya terdiri dari satu course rib dan satu course rib cardigan. 2. Full cardigan, yaitu rajutan yang dalam satu raportnya terdiri dari dua course rib cardigan dengan jeratan tuck yang berlawanan. Kain rajut cardigan menghasilkan kain yang lebih lebar, berat dan mengembang dibandingkan dengan kain rib biasa. Adapun diagram proses kain rajut full cardigan yaitu sbb :
Diagram cam untuk rajutan full cardigan yaitu sbb :
3
10
10
3
Adapun diagram proses kain rajut half cardigan yaitu sbb :
PLPG Sertifikasi Guru
201
202
Rayon 110
Diagram cam untuk rajutan half cardigan yaitu sbb ; 10
10
10
3
2. Proses Pembuatan Untuk membuat kain rajut Rib 2x1, half cardigan dan full cardigan dengan cara kerja sebagai berikut : a. Menyusun jarum pada mesin untuk rajutan rib 2x1. b. Melakukan proses verzet needle bed sebanyak 1 kali c. membuat pancingan kain d. Mengemembalikan Verzet needle bed sebanyak 1 kali ke posisi semula rib 2x1 e. Menjalankan mesin sebanyak course yang dikehendaki f. Merubah stelan stitch cam untuk rajutan half cardigan dengan diagram cam; 10
10
10
3
g. Menjalankan penyeret sebanyak course yang dikehendaki h. Merubah stelan stitch cam untuk rajutan full cardigan dengan diagram cam; 3
10
10
i. j.
3
Menjalankan penyeret sebanyak course yang dikehendaki Melepaskan kain dari mesin
PLPG Sertifikasi Guru
202
203
Rayon 110
F. MESIN RAJUT BUNDAR Pada sub bab ini akan dipelajari mesin rajut bundar dengan memahami klasifikasi dan cara kerja mesin secara keseluruhan. Selain itu akan dijelaskan bagian-bagian pada mesin rajut bundar, cara kerja dan fungsinya. Sub bab ini sangat penting dikuasai oleh karena pengenalan dan pemahaman mengenai bagianbagian, cara kerja dan fungsi mesin merupakan pondasi awal untuk menjalankan mesin dengan baik.
1. Klasifikasi Mesin Rajut Bundar Mesin rajut bundar dapat diklasifikasikan menjadi dua bagian, yaitu mesin rajut bundar single knit dan double knit seperti yang terlihat pada skema dibawah ini. Mesin rajut bundar double knit dibagi lagi menjadi dua, yaitu mesin rajut rib dan mesin rajut interlock.
Gambar 8.6 Skema Klasifikasi Mesin Rajut Bundar Perbedaan antara mesin rajut single knit dan double knit, yaitu terletak pada posisi jarum yang digunakan. Pada mesin rajut bundar single knit seperti yang terlihat pada gambar 8.7, jarum yang digunakan hanya pada posisi vertikal atau disebut bagian silinder. Pada mesin rajut bundar double knit, jarum yang digunakan pada posisi vertikal dan horisontal atau disebut bagian dial.
Gambar 8.7 Susunan Jarum Mesin Rajut Bundar Single Knit PLPG Sertifikasi Guru
203
204
Rayon 110
Perbedaan mesin rajut bundar double knit rib dan interlock, yaitu terletak pada posisi jarum silinder dan dial. Pada mesin rajut bundar rib seperti terlihat pada gambar 8.8, posisi jarum dial dan silinder saling bersilangan satu sama lain. Pada mesin rajut bundar interlock seperti terlihat pada gambar 8.9, posisi jarum dial dan silinder saling berhadapan satu sama lain.
Gambar 8.8 Susunan Jarum Mesin Rajut Bundar Rib
Gambar 8.9 Susunan Jarum Mesin Rajut Bundar Interlock
2. Bagian Dan Mekanisme Kerja Mesin Rajut Bundar Secara umum bagian-bagian mesin rajut bundar terdiri dari bagian penyuapan benang, pembentukan jeratan dan penggulungan kain. Struktur mesin rajut bundar terlihat pada gambar 8.10.
PLPG Sertifikasi Guru
204
205
Rayon 110
Gambar 8.10 Mesin Rajut Bundar Secara sederhana, mekanisme kerja mesin rajut bundar yaitu sebagai berikut: benang diletakan pada creel, lalu dilewatkan pada bagian pengantar benang dan pengatur penyuapan benang. Benang kemudian dimasukan pada penyuap benang (feeder) yang ada pada setiap block cam. Sewaktu mesin bekerja, silinder dan dial berputar secara otomatis yang sumber gerakannya dari motor. Selanjutnya, sinker dan jarum-jarum pada bagian silinder dan dial akan bergerak maju mundur sesuai dengan jenis cam yang digunakan. Gerakan maju mundurnya jarum akan menyesub babkan terbentuknya jeratan. Jeratan-jeratan tersebut kemudian akan menjerat satu sama lain sehingga terbentuk kain rajut. Kain rajut yang sudah terbentuk akan ditarik oleh rol-rol penarik untuk kemudian digulung pada rol penggulung. Sedangkan bagian-bagian mesin rajut bundar terdiri atas elemen-elemen mesin sebagai berikut : a. Drive (sumber penggerak), Pada umunya mesin rajut bundar modern memiliki sumber gerakan yang berasal dari motor seperti terlihat pada gambar 8.11 Motor pada mesin rajut bundar dikontrol oleh peralatan inverter. Inverter ini berfungsi untuk mengatur kecepatan mesin.
Gambar 8.11 Motor pada Mesin Rajut Bundar PLPG Sertifikasi Guru
205
206
Rayon 110
b. Penyuapan Benang (Yarn Feeding System) Pada dasarnya ada dua sistem penyuapan benang pada mesin rajut bundar, yaitu sistem penyuapan benang positif seperti terlihat pada gambar 8.13 dan sistem penyuapan benang negatif seperti terlihat pada gambar 8.12. Perbedaan diantara kedua sistem tersebut, yaitu kemampuannya dalam mengontrol dan keseragaman benang yang disuapkan pada mesin.
Gambar 8.12 Sistem Penyuapan Benang Negatif
Gambar 8.13 Sistem Penyuapan Benang Positif Setelah benang melalui sistem penyuapan benang, benang dilewatkan pada bagian feeder seperti terlihat pada gambar 8.14 Feeder yaitu bagian mesin yang berfungsi untuk menyuapakan benang pada jarum untuk setiap susunan block cam. Semakin banyak feeder yang digunakan, maka semakin banyak produksi yang dihasilkan. PLPG Sertifikasi Guru
206
207
Rayon 110
Gambar 8.14 Benang melalui Feeder
Bagian Pembentukan Jeratan Bagian pembentukan jeratan pada mesin rajut bundar terdiri dari jarum silinder dan dial pada mesin rajut bundar double knit. Pada mesin rajut bundar single knit terdiri dari jarum oada silinder dan sinker. Sinker berfungsi untuk menahan jeratan yang sudah terbentuk. Sedangkan jarum berfungsi untuk membentuk jeratan. Gerakan jarum dan sinker diatur oleh peralatan pembentuk jeratan. Peralatan pembentuk jeratan pada mesin rajut bundar bervariasi. Ada yang berupa cam, pattern wheel, pattern slide atau electronic jacquard menggunakan piezoelectric actuator. Peralatan pembentuk jeratan merupakan peralatan yang sangat penting sesub bab bagian inilah yang berperan dalam menentukan jenis dan struktur jeratan yang akan dibuat. Apabila akan dibuat jeratan knit, maka peralatan pembentuk jeratan ini akan menaikan jarum pada posisi maksimal. Sedangan untuk membuat jeratan tuck, maka jarum akan bergerak setengah naik. Sebaliknya untuk jeratan welt, maka jarum tidak akan bergerak naik.
A
B
Gambar 8.15 Susunan Block Cam Silinder (A) dan Cam Sinker (B) PLPG Sertifikasi Guru
207
208
Rayon 110
Gambar 8.16 Susunan Peralatan Pattern wheel
Gambar 8.17 Peralatan Piezoelectric Actuator
Penarik dan Penggulung Kain Pada mesin rajut bundar, penarikan dan penggulungan kain dilakukan oleh rolrol yang berputar. Permukaan pada bagian rol penarik bisa diatur kecepatannya dan sekaligus tekanan antar rolnya.
PLPG Sertifikasi Guru
208
209
Rayon 110
3. Perawatan Mesin Rajut Bundar Pada mesin rajut bundar ada beberapa hal yang harus dilakukan dalam rangka perawatan mesin, yaitu sebagai berikut : a. Alur pada bagian silinder jarum dan sinker serta dial Perawatan pada bagian ini dilakukan dengan melakukan pembersihan pada bagian-bagian alurnya sehingga jarum atau sinker dapat bergerak maju dan mundur dengan lancar. Pembersihan dilakukan apabila pada alurnya terlihat banyak sekali kotoran yang menempel, terutama sisa-sisa benang yang menempel pada aluralurnya. Peralatan yang digunakan untuk membersihkan yaitu dengan menggunakan kompresor yang memiliki hembusan udara yang cukup kuat untuk membersihkan kotoran-kotaran yang menempel. Selama proses pembersihan, perlu juga diperhatikan kondisi bagian-bagian alurnya. Kondisi alur yang baik adalah alur yang tidak cacat permukaannya dan tidak terdapat goresan-goresan. Selain itu, sistem pengolian dan hembusan udara yang mengarah pada alur-alur tersebut harus diperhatikan kondisinya. b. Block Cam Perawatan yang dilakukan pada bagian block cam yaitu dengan melakukan pembersihan pada alur camnya. Selain itu perlu juga dilakukan pengecekan pada bagian-bagian baud-baudnya untuk memastikan bahwa bagian-bagiannya masih cukup baik terpasang. Kondisi alur pada cam juga harus diperhatikan dan harus dalam kondisi baik, tidak cacat permukaannya dan tidak terdapat goresan-goresan. c. Jarum dan Sinker Perawatan pada bagian jarum dan sinker dilakukan dengan cara membersihkan dengan cara mencucinya menggunakan oli yang tingkat keketalannya rendah atau encer. Sambil dibersihkan, kondisi jarum dan sinker juga diperiksa dan diperbaiki apabila memang masih dapat diperbaiki. Setelah dicuci jarum dan sinker dikeringkan. d. Body mesin dan bagian mesin lainnya Perawatan pada body mesin dengan cara membersihkannya dan mengecek apakah ada bagian-bagian yang tidak bekerja sebagaimana mestinya. Seringkali kondisi permukaan pada tiap bagian perlu diperhatikan, misalnya permukaan rol penarik dan penggulung serta bagian pengantar benang. Apabila permukaannya sudah tidak baik, maka harus diadakan penggantian.
PLPG Sertifikasi Guru
209
210
Rayon 110
G. TEST FORMATIF NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19 20 21
Y
Pertanyaan
Ya
T Tidak
Apakah anda dapat mengklasifikasikan mesin rajut bundar Apakah anda dapat menggambar mesin secara umum Apakah anda dapat memahami mekanisme kerja mesin Apakah anda dapat menjelaskan fungsi bagian-bagian mesin Apakah anda dapat menjelaskan mekanisme bagianbagian mesin Apakah anda dapat mengidentifikasi bagian-bagian mesin yang perlu mendapatkan perawatan Apakah anda dapat menggambar mesin secara umum Apakah anda dapat memahami mekanisme kerja mesin Apakah anda dapat menjelaskan fungsi bagian-bagian mesin Apakah anda dapat menjelaskan mekanisme bagianbagian mesin Apakah anda dapat mengidentifikasi bagian-bagian mesin yang perlu mendaptkan perawatan Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut plain pada salah satu needle bed Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut plain bundar Apakah anda dapat membuat kain rajut plain pada salah satu needle bed Apakah anda dapat membuat kain rajut plain bundar Apakah anda dapat membedakan antara kain rajut plain bundar dengan kain rajut plain Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut rib 1x1 Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut rib 2x1 Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut rib 3x2 Apakah anda dapat membuat kain rajut rib 1x1 Apakah anda dapat membuat kain rajut rib 2x1 PLPG Sertifikasi Guru
210
211
22 23 24 25 26 27 28
Rayon 110
Apakah anda dapat membuat kain rajut rib 3x2 Apakah anda dapat membedakan antara kain rib 1x1, 2x1, 3x2 dan rib 3x2 tanpa diverzet Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut half cardigan Apakah anda dapat membuat dan menjelaskan diagram proses serta diagram cam kain rajut full cardigan Apakah anda dapat membuat kain rajut half cardigan Apakah anda dapat membuat kain rajut full cardigan Apakah anda dapat membedakan antara kain rajut half cardigan dengan full cardigan
PLPG Sertifikasi Guru
211
212
Rayon 110
BAB IX TEKNOLOGI PERSIAPAN PENYEMPURNAAN Setelah anda mempelajari bab ini, anda diharapkan akan memiliki kemampuan untuk menerapkan pengetahuan tentang proses persiapan penyempurnaan pada bahan tekstil (benang dan kain) yang terbuat dari serat alam dan sintetik pada proses penyempurnaan tekstil.
A. PENDAHULUAN Bahan tekstil mentah (grey) dari serat alam masih mengandung kotorankotoran, baik kotoran alam, kotoran luar maupun kotoran yang ditambahkan seperti minyak pelumas yang terdapat pada bahan serat-serat sintetik. Kotorankotoran ini dapat mengganggu atau menghalangi keberhasilan dan penyerapan pada proses-proses lebih lanjut seperti pada proses pengelantangan, pencelupan, pencapan dan penyempurnaan. Agar bahan tekstil mentah tersebut siap untuk diproses lebih lanjut, diperlukan suatu teknik dan proses-proses tertentu yang dikenal dengan teknologi persiapan penyempurnaan tekstil. Proses Persiapan Penyempurnaan secara umum didefinisikan sebagai proses kimia dan fisika yang dilakukan terhadap bahan tekstil mentah, yang bertujuan untuk menghilangkan material non-serat alami seperti wax, lemak, pigmen warna, kandungan logam Ca, Mg, Fe maupun material non-serat tambahan seperti debu,potongan serat, minyak pelumas dari bahan tekstil sehingga diperoleh bahan tekstil yang memiliki daya serap, derajat putih dan kestabilan dimensi tertentu yang memberi kemudahan bagi proses berikutnya. Proses ini meliputi proses persiapan awal kain, pembakaan bulu, penghilangan kanji, pemasakan, pengelantangan, pemutihan optik, merserisasi, pemantapan panas dan pengurangan berat poliester.
B. PROSES PERSIAPAN AWAL KAIN Sebelum dilakukan proses basah yang menggunakan zat kimia maupun proses mekanik/fisika, maka perlu dilakukan beberapa proses persiapan awal terhadap bahan tekstil (kain mentah)tersebut meliputi : 1. Proses pembukaan dan penumpukan kain (pile up) 2. Pemeriksaan kain greige (Inspecting) 3. Penyambungan kain (sewing)
PLPG Sertifikasi Guru
212
213
Rayon 110
1. Proses Pembukaan dan Penumpukan kain (Pile Up) Kain kapas atau rayon mentah (grey) produksi dari pertenunan biasanya berbentuk lipatan–lipatan dan gulungan dengan panjang tertentu kurang lebih 50– 300 meter. Pile up adalah proses menumpuk gulungan kain pada palet atau kereta kain dengan cara membuka gulungan kain tersebut sampai memenuhi kapasitas palet. Kapasitas palet atau kereta berkisar + 2000–2500 meter sehingga dalam satu tumpukan kain terdiri dari banyak gulungan. Panjang kain pada palet tidak boleh melebihi kapasitas yang diperkenankan, panjang kain yang melebihi kapasitas palet menyebabkan tumpukan kain terlalu tinggi sehingga tumpukan mudah roboh, penumpukan harus rapi, sejajar, tegak, dan tidak miring. Pekerjaan membuka dan menumpuk biasanya dilakukan oleh dua orang operator yang meliputi tahapan-tahapan pekerjaan sebagai berikut : a. Pengisian kartu proses (flow sheet) b. Penumpukan kain c. Pemberian kode a. Pengisian Kartu Proses (Flow Sheet ) Flow sheet atau kartu proses adalah kartu yang berisi informasi tentang nama pemilik kain, jenis kain, konstruksi kain, lebar kain, jumlah gulungan, panjang tiap gulung, lebar jadi dan jenis-jenis proses yang akan dilaluinya. Kartu proses berfungsi sebagai pengendali selama kain mengalami proses pada lini produksi, sehingga mempermudah dalam pengontrolan. Konstruksi kain yang ditulis meliputi tetal benang, anyaman kain, dan nomer benang, sedangkan jenis proses pada kain grey kapas dengan hasil jadi kain putih diantaranya : BO = Bleaching only (pembakaran bulu, penghilangan kanji, pemasakan, pengelantangan) BM = Bleaching (pembakaran bulu, penghilangan kanji, pemasakan, pengelantangan), merserisasi BMS = Bleaching (pembakaran bulu, penghilangan kanji, pemasakan, pengelantangan), merserisasi, dan sanforisasi BMC = Bleaching(pembakaran bulu, penghilangan kanji, pemasakan, pengelantangan), merserisasi, calendar
PLPG Sertifikasi Guru
213
214
Rayon 110
b. Penumpukan Kain (Pile Up) Penumpukkan kain adalah pengerjaan membuka kain grey yang masih dalam bentuk gulungan terikat kemudian menumpuknya dengan rapi di atas palet secara mendatar dengan menarik ujung-ujungnya dengan panjang secukupnya (+ 3 – 4 meter), penarikan ujung kain bertujuan untuk mempermudah proses penulisan kode dan penjahitan atau penyambungan. Cara kerja proses pile up adalah sebagai berikut : 1. Membuka gulungan kain dan menempatkannya secara melintang pada palet 2. Menarik ujung dan pangkal kain sepanjang 3 – 4 meter 3. Mengikat ujung kain yang satu dengan ujung gulungan kain berikutnya untuk mempermudah penjahitan dan menghidarkan dari kesalahan penjahitan. Batas maksimal penumpukkan kain di atas palet adalah 2.500 meter tergantung dari tebal tipisnya kain
Gambar 9.1 Penumpukan Kain pada Palet
c. Pemberian Kode Kain Kodefikasi adalah proses pemberian kode pada pangkal kain dan ujung kain grey yang telah di pile up dengan menggunakan alat tulis permanen. Tujuan dari proses ini adalah untuk menghindari kekeliruan antara kain yang satu dengan lainnya terutama untuk kain order luar (work order) dan mempermudah proses pengelompokkan kembali pada proses penyelesaian akhir (making up). Oleh Dalam penulisan kode ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu : 1. Penulisan kode harus menggunakan tinta permanen. 2. Kode harus ditulis dengan jelas dan benar 3. Cara penulisan kode kira-kira 10 cm dari tepi kain agar tidak terpotong pada waktu penyambungan 3. Bila terjadi putus kain, bagian ujung kain yang putus diberi kode kembali. Contoh penulisan kode : 8 E 560 / 42.6.206 m Keterangan : 8 : jenis kain E : konstruksi kain 560 : work order 42 : nama pemilik PLPG Sertifikasi Guru
214
215
Rayon 110
6 : nomor gulungan 206 m : panjang kain grey dalam satu gulung dengan satuan meter Dari contoh penulisan kode di atas terdapat kode yang menunjukkan jenis kain disesuaikan dengan jenis proses dan lebar jadi kain, seperti tercantum pada tabel berikut : Tabel 9.1 Kode jenis Kain
2. Pemeriksaan Kain (Inspecting) Pemeriksaan kain (inspecting) adalah memeriksa kain grey dengan tujuan untuk mengetahui cacat kain, panjang, lebar, kotoran–kotoran, dan mengetahui adanya logam sehingga kain-kain yang akan diproses betul-betul siap untuk diproses, dan tidak terjadi gangguan selama proses berlangsung. Proses inspeksi kain dilakukan mengikuti langkah-langkah berikut : • Menandai bagian yg cacat (defect) pada kain (noda,yarn knot dll) • Metoda : Perching (Visual inspection) • Burling (Menandai bagian yg cacat,ex: yarn knot) • Mending (memperbaiki bagian yg cacat) Mesin Inspecting dilengkapi dengan alat penghitung panjang (Counter), Iron ditector, dan meja pemeriksa. Penghitung panjang berfungsi untuk mengetahui panjang tiap gulungan kain dan kebenaran antara panjang yang tertulis pada kain dengan panjang hasil inspecting. Jika terjadi perbedaan panjang, kain tersebut dilepaskan dari sambungan dan diberi keterangan. Iron ditector berfungsi untuk menditeksi adanya logam pada kain, alat ini akan berbunyi atau bersuara bila pada kain terdapat logam. Inspecting juga bertujuan untuk memisahkan kain–kain yang panjangnya tidak memenuhi kriteria panjang/ kain pendek. banyaknya kain pendek menimbulkan jumlah sambungan kain makin banyak, sehingga kemungkinan putus PLPG Sertifikasi Guru
215
216
Rayon 110
kain karena tarikan makin tinggi. Jika terdapat lebar kain yang berbeda dalam satu palet sebaiknya kain dilepas dari dipisahkan dari tumpukan. Perbedaan lebar yang cukup mencolok menyulitkan dalam proses setting pada mesin stenter dalam menentukan lebar jadi. Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam proses inspecting adalah: 1. Persiapan proses Melihat urutan order/perintah kerja Menyiapkan alat dan bahan Alat : • Mesin Inspecting • Spidol • Ballpoint • Lembar laporan kain jadi • Palet Bahan : Kain greige/mentah 2. Cara kerja Memasang kain pada mesin Menempatkan palet kosong pada out inspecting Mengecek kepekaan iron detector dengan logam yang tersedia. Mencatat data kain pada lembar laporan kain jadi. Men-On-kan switch mesin. Menjalankan mesin dengan menekan tombol forward untuk arah kain maju, atau tombol reward untuk untuk arah kain mundur dan tombol stop untuk menghentikan laju kain. Meneliti kebenaran hasil penulisan dari pile up pada setiap gulungnya. Menuliskan hasil panjang inspecting pada setiap ujung sambungan di sebelah nomor kode. Mencatat pada lembar laporan kain jadi tanda asal yang meliputi : no.gulung, panjang asal, no. mesin, juga hasil inspecting yang meliputi: no. gulung pile up, panjang dan lebar kain. Kolom keterangan bisa dituliskan adanya cacat, jumlah logam yang terdapat, dan lain lain. Memisahkan kain-kain yang tidak memenuhi syarat untuk dikembalikan, seperti : • Panjang kurang 50 yard, kecuali jenis kain potongan. • Perbedaan lebar yang meliputi: untuk full finish 1,5 inch dan merserisasi + 1 inch. • Lebar tidak memenuhi syarat untuk dijadikan lebar permintaan. Untuk full finish minimal 1,5 inch maksimal 4 inch + lebar permintaan. Untuk mercerize dan sanforize minimal kurang dari 0,5 inch dari lebar asal. • Cacat yang dapat menyebabkan sobek/rusak/putus pada proses finishing seperti noda karat, noda jamur, pinggir kain tidak baik, PLPG Sertifikasi Guru
216
217
Rayon 110
pakan/lusi jarang, anyaman tidak baik, dan lain-lain kecuali bisa diperbaiki. • Terdapat putus asal. • Dalam 1 palet terdapat kain-kain yang lain jenis. Menempatkan kain hasil inspecting ke stock seksi singeing dan perble range 3. Hal-hal yang perlu diperhatikan Mengawasi jalannya proses jangan sampai ada cacat yang lolos. Menghentikan mesin dengan segera apabila terdengar bunyi iron detector untuk meneliti adanya logam Mengecek kepekaan iron detector terhadap logam terhadap logam setiap akan melakukan proses inspecting. 4. Perawatan dan pemeliharaan mesin Membersihkan bagian-bagian mesin dari debu dan kotoran lain, misal pada iron detector, rol-rol pengantar, dan lain-lain Memberi pelumas (grease) pada gear (roda gigi), rol penarik dan pada bagian-bagian lain yang memerlukan pelumasan 5. Skema jalannya kain pada mesin Skema jalannya kain pada mesin Inspecting dapat dilihat pada Gambar 9.2
Gambar 9.2 Mesin Inspecting
3. Penyambungan kain (sewing) Sewing adalah proses penyambungan ujung kain yang satu dengan ujung kain yang lain. Tujuan dari proses ini adalah : agar kain di atas palet menjadi satu kesatuan sehingga pada saat proses tidak akan terputus. Proses penyambungan kain dilakukan dengan mesin obras khusus sambung, bukan dengan mesin jahit biasa. Penggunaan mesin jahit biasa dengan satu benang
PLPG Sertifikasi Guru
217
218
Rayon 110
menghasilkan sambungan kurang kuat, sambungan tidak rata, dan menyisakan ujung kain sehingga dapat merusak rol pader. Untuk memperkuat sambungan agar tahan terhadap tarikan, maka pada saat menyambung dengan mesin obras bagian tepi kain diberi kain tepis yang berwarna. Kain tepis ini selain berfungsi untuk memperkuat sambungan dan mencegah tepi kain melipat, juga berfungsi untuk mengetahui batas antar gulungan. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam proses sewing adalah: Sambungan harus kuat, rata dan lurus Benang yang dipakai harus tahan terhadap zat-zat yang digunakan dalam proses Apabila lebar kain tidak sama, maka kain yang lebih lebar harus dikerut sehingga lebarnya sama dan untuk kain dengan selisih lebar terlalu banyak sebaiknya tidak disambung dan kain tersebut dikeluarkan dari tumpukan Pada waktu menjahit pinggir/sisi kain harus lurus Jahitan harus teranyam baik, lurus dan sejajar dengan benang pakan. Mesin obras yang dapat digunakan untuk penyambungan kain biasanya menggunakan mesin obras 2 benang baik untuk kain kapas, rayon, dan sintetik. a. Skema penyambungan kain Agar tujuan proses penyambungan kain tercapai sehingga proses berjalan lancar diperlukan suatu sistem penyambungan kain yang benar seperti terlihat pada gambar berikut ini :
Gambar 9.3 Skema Penyambungan Kain
b. Bentuk jahitan Untuk mengetahui apakah bentuk jahitan yang telah dilakukan benar atau salah, dapat membandingkannya dengan gambar 9.4 sebagai berikut :
PLPG Sertifikasi Guru
218
219
Rayon 110
Gambar 9.4 Bentuk Jahitan
C. PROSES PEMBAKARAN BULU (SINGEING) Pembakaran bulu bertujuan untuk menghilangkan bulu–bulu yang tersembul pada permukaan kain. Bulu–bulu pada kain timbul sebagai akibat adanya gesekan-gesekan mekanik dan peregangan-peregangan pada waktu proses pertenunan. Bulu–bulu yang timbul pada permukaan kain mengurangi kualitas kain dan mengurangi kualitas hasil proses merserisasi, pencelupan, dan pencapan. Pada proses merserisasi bulu yang menonjol pada permukaan kain lebih banyak menyerap larutan dan menutup permukaan kain sehingga menurunkan efek merserisasi dan mengurangi kilau kain hasil merserisasi. Kurang sempurnanya efek merserisasi, menyebabkan ketidak rataan hasil pencelupan. Pada proses pencapan bulu-bulu tertekan oleh screen dan roboh/tertidur keluar dari garis motif, bulu yang tidur dan terkena pasta dapat menyerap pasta cap kemudin memindahkan pasta cap tersebut keluar garis batas motif sehingga hasil pencapan warna kurang tajam. Pencucian setelah pencapan akan menyebabkan bulu yang tertekan dan menutup motif berdiri akibatnya warna tidak rata. Proses pembakaran bulu pada kain dapat dilakukan pada: 1) Awal proses, apabila kain yang akan dicelup menggunakan mesin-mesin kontinyu, jigger atau mesin-mesin pada proses setelah pembakaran bulu tidak menyebabkan timbulnya bulu. 2) Setelah pencelupan, untuk kain-kain sintetik maupun campurannya serta apabila menggunakan mesin-mesin yang dapat menyebabkan timbulnya bulu, misalnya menggunakan mesin jet dyeing. PLPG Sertifikasi Guru
219
220
Rayon 110
Tidak semua kain dibakar bulunya. Terdapat kain yang tidak boleh dibakar bulunya yaitu : • Kain handuk • Kain karpet • Kain flanel, dsb. Tetapi untuk kain-kain berikut harus dilakukan proses pembakaran bulu yaitu : • Kain untuk lapis (voering) • Kain anyaman keeper, tenunan wafel, dan Kain-kain yang berusuk garisgaris ke dalam. • Kain-kain yang akan di merser, dicelup, dan dicap. • Kain–kain murahan untuk meningkatkan kualitasnya. Prinsip pembakaran bulu adalah melewatkan kain di atas nyala api, plat logam, dan silinder panas dengan kecepatan tertentu sesuai dengan tebal tipisnya kain. Penanganan yang kurang tepat dalam proses pembakaran bulu menyebabkan hal–hal berikut : 1) Kain gosong, disebabkan karena api atau plat logam terlalu panas. Kain gosong menyebakan pegangan kaku, dan gosong pada kain akan sulit diperbaiki 2) Kain terbakar, disebabkan karena kain putus, kain kendor, dan kecepatan jalannya kain lambat 3) Kain melipat, disebabkan karena tegangan kain yang rendah, sambungan melipat. lipatan kain akan menyebabkan bulu pada lipatan tersebut tidak terbakar dan membentuk garis sesuai lipatan. garis lipatan akan terlihat setelah kain dicelup. 4) Kain hitam, karena api berwarna merah yang disebabkan percampuran udara dan gas kurang tepat. 5) Gosong setempat, karena kain kotor mengandung oli. Mesin pembakar bulu dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu : - Mesin bakar bulu gas - Mesin pembakar bulu pelat dan silinder a.
Mesin Bakar bulu gas Mesin pembakar bulu gas (gas singeing machine) merupakan mesin pembakar bulu yang paling banyak digunakan saat ini karena dapat menghasilkan pembakaran bulu yang lebih sempurna tanpa bergantung dari bentuk struktur atau anyaman kain. Pada mesin pembakar bulu gas, nyala api langsung membakar bulu kain. Nyala api terjadi dari pembakaran campuran gas dan udara dengan perbandingan tertentu yang pencampurannya dilakukan secara manual atau otomatis sehingga PLPG Sertifikasi Guru
220
221
Rayon 110
diperoleh nyala api berwarna biru. Gas yang digunakan dapat diperoleh dari gas batubara, butan, propan, solar, bensin atau gas (LPG). Proses pembakaran bulu dilakukan dengan cara melewatkan benang atau kain dengan posisi terbuka lebar (open width) diantara nyala api, dengan kecepatan kain yang tinggi sekitar 100–400 m/menit untuk menghidarkan kain hangus, tetapi kecepatan dapat diatur disesuaikan dengan banyak sedikit bulu, tebal tipis kain, besar kecil api pembakaran dan konstruksi kain maupun benang atau kecepatan kain 60-120 m/menit dengan jarak api terhadap kain 1,5- 4 mm. Secara umum makin tipis kain, maka makin tinggi kecepatan jalannya kain. Teknik pembakaran bulu dapat dilakukan dengan cara langsung, yaitu dengan pengontrolan nyala api pembakar dengan kain berjarak sangat dekat, biasanya 6-8 mm tetapi panas yang dipakai bisa sampai 1.300oC dengan waktu kontak kurang dari 0,1 detik.
A
B
C
Gambar 9.5 Beberapa Posisi Nyala Api pada Pembakaran Bulu Keterangan Gambar : A. pembakaran langsung tegak lurus pada kain B. pembakaran pada rol pendingin C. pembakaran miring Untuk metode pembakaran secara langsung tegak lurus termasuk metode pembakaran kuat dapat memperoleh pembakaran bulu sempurna, tetapi untuk kain tenun dengan anyaman tidak rapat perlu ditingkatkan kecepatannya agar tidak merusak kainnya. Metode ini sesuai untuk kain kapas atau selulosa. Sedangkan metode pembakaran dengan nyala api pada rol pendingin (water cooled roller method) biasanya untuk kain serat sintetik dan serat campuran. Pada metode ini intensitas pembakarannya lebih rendah dan perlunya menjaga suhu dari air pendingin rol dan mencegah penodaan kain akibat air kondensasi. Metode pembakaran miring menyinggung kain pada rol pendingin cenderung hanya membakar bulu yang menonjol pada permukaan kain saja. Pembakaran dengan PLPG Sertifikasi Guru
221
222
Rayon 110
posisi singgung ini sesuai untuk kain yang ringan (tipis) dan sensitif terhadap nyala api pembakaran. Pada cara tidak langsung, pembakaran bulu dengan nyala api dari pemancaran panas infra merah dengan panas mencapai 1.000 oC. Dengan mengatur reflektor, pembakaran terhadap bulu kain dapat diperoleh posisi pembakaran yang terbaik sehingga hanya terjadi pembakaran pada serat di permukaan kain dan dapat menghindari kerusakan kain. Besar kecilnya nyala api dan posisinya terhadap kain dapat diatur pada bagian “burner”. Model “burner” yang baru dikenal dengan model “Radiation Jet Burner System” dengan tujuan untuk menghindari terjadinya pegangan kain yang kaku dan dapat dipakai untuk kain tebal maupun tipis dengan hasil yang baik. Sedangkan panas dan abu hasil pembakaran agar tidak berterbangan akan dihisap oleh alat yang disebut Exhausting Fan yang selanjutnya dibuang melalui cerobong pembuangan.
Gambar 9.6 Mesin Pembakar Bulu
Bagian bagian penting pada mesin pembakar bulu adalah : 1) Rol penegang Kain yang akan dibakar harus dalam posisi tegang, pengaturan tegangan kain dilakukan dengan memutar kedudukan rol penegang sampai didapatkan tegangan kain yang sesuai. Tegangan kain yang rendah (kendor) menyebabkan kain terbakar, timbulnya bulu pada proses penyikatan kurang sempurna, dan kain dapat melipat kearah lusi. 2) Rol pengering (cylinder dryer) Terletak pada bagian depan mesin, rol dialiri uap panas, dan rol dilalui kain sehingga permukaan kain kekeringannya sama. Kondisi kain yang kering memudahkan timbulnya bulu pada proses penyikatan, dengan demikian bulu PLPG Sertifikasi Guru
222
223
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Rayon 110
dapat terbakar sempurna dan hasilnya lebih rata. Pada kain yang sudah kering, pengeringan pada rol tidak perlu dilakukan untuk mengurangi biaya proses Rol–rol penyikat Kain sebelum masuk ruang pembakar dilewatkan pada rol–rol penyikat yang berputar dengan kecepatan tinggi dan arah putarannya berlawanan dengan jalannya kain. Rol ini berfungsi untuk menimbulkan bulu pada permukaan kain. Selain itu dalam proses penyikatan juga terjadi proses penghilangan debu, potongan-potongan serat / benang. Rol–rol penyikat ini terdapat dalam ruangan tertutup yang dihubungkan dengan kipas penghisap (Blower). Ruang pembakar bulu Pada ruang pembakar terdapat tungku (Burner) dan Rol pendingin (Cooling rol). Burner dialiri gas dan udara, api yang dihasilkan dari burner tersebut akan membakar kain. Rol pendingin berfungsi sebagai landasan kain saat kain dibakar, api yang terus menerus membakar kain mengenai rol pendingin sehingga makin lama menyebabkan rol pendingin panas, untuk itu rol pendingin dialiri air dingin untuk mengurangi panas pada rol pendingin. Pengatur kecepatan Pengatur kecepatan kain berfungsi untuk mengatur jalannya kain pada proses pembakaran bulu. Pengaturan kecepatan mesin pembakar bulu bergantung pada tebal tipisnya kain yang dibakar. Pengatur percampuran gas dan udara Untuk memperoleh api yang berwarna biru kehijauan dilakukan dengan cara mencampur aliran gas dan udara. Perbandingan campuran harus seimbang. Bak pemadam api Kain yang dibakar melewati bak yang berisi air sehingga api yang terbawa akan mati. Selain berisi air bak juga mengandung larutan penghilang kanji seperti enzim sehingga proses pembakaran bulu simultan dengan penghilangan kanji. Sistem ini banyak dilakukan pada industri tekstil.
b. Pengoperasian Mesin Untuk mengoperasikan mesin pembakar bulu ada beberapa langkah yang dilakukan yaitu : 1) Persiapan kain Tumpukan kain pada palet yang telah disambung ditempatkan di bagian depan mesin kemudian dipasang pada mesin melewati rol–rol pengantar, rol penegang, rol pengering, rol penyikat, ruang pembakar, bak air, dan playtor 2) Persiapan mesin Mesin yang akan digunakan harus dalam siap operasi. hal hal yang dilakukan dalam persiapan meliputi kesiapan gas, kebersihan mesin, mengatur aliran air pada rol pendingin, aliran udara, bak air, dan panel– panel listrik. PLPG Sertifikasi Guru
223
224
Rayon 110
3) Menjalankan mesin Menjalankan mesin meliputi tahap penyalaan api dan mengatur kecepatan mesin. Aliran gas dan udara dibuka burner dinyalakan, kemudian mesin dijalankan dengan cara memutar tombol pengatur kecepatan (speed). Setelah mencapai kecepatan 20–40 meter/menit api didekatkan pada kain dan selanjutnya kecepatan diatur sesuai dengan kain yang dibakar. c.
Pengendalian Proses Parameter yang perlu diperhatikan dan berpengaruh terhadap hasil proses pembakaran bulu adalah: 1) kekuatan pembakaran (nyala api) 2) kecepatan kain 3) jarak nyala api terhadap kain 4) metode pembakaran 5) jenis serat 6) berat ringan kain 7) konstruksi kain
D.
PROSES PENGHILANGAN KANJI (DESIZING)
Proses penganjian dilakukan pada benang-benang lusi yang terbuat dari selulosa dan sintetik maupun campuran serat sebelum proses pertenunan untuk menambah kekuatan dan daya tahan gesekan selama proses pertenunan, agar jumlah putusnya benang kecil sehingga diperoleh mutu kain yang baik. Sedangkan untuk benang-benang dengan antihan tinggi dan gintir tidak harus dilakukan penganjian karena mempunyai kekuatan yang lebih tinggi. Proses penganjian tidak dilakukan pada kain-kain rajut, karena selain mempunyai karakter yang berbeda, pada proses perajutan tidak diperlukan gesekan dan tegangan yang kuat seperti halnya pada pertenunan. Penganjian benang lusi biasanya menggunakan kanji alam maupun kanji sintetik tergantung dari jenis seratnya seperti tertera pada Tabel 9.2. Kanji bersifat menghalangi penyerapan (Hidrofob) larutan baik dalam proses pemasakan, pengelantangan, pencelupan, pencapan, dan penyempurnaan khusus sehingga hasil proses tersebut kurang sempurna. Pada proses pencelupan dan pencapan zat warna tidak bisa masuk kedalam serat sehingga warna luntur dan tidak rata. Proses penghilangan kanji bertujuan untuk menghilangkan kanji yang terdapat pada bahan atau benang lusi pada kain hasil pertenunan tanpa merusak seratnya. Proses penghilangan kanji ini memerlukan perhatian karena setiap jenis kanji mempunyai sifat khusus, seperti tepung kanji akan sulit larut dalam air dan dapat dihilangkan dengan enzim, kanji PVA peka terhadap larutan alkali, kanji poliakrilat dapat dihilangkan dalam kondisi alkali atau oksidator, kanji CMC larut dalam air panas dan lain-lain. Oleh karena itu sebelum dilakukan proses penghilangan kanji perlu diketahui lebih dulu jenis dan kadar kanji yang digunakan. PLPG Sertifikasi Guru
224
225
Rayon 110
1. Metoda Penghilangan Kanji Agar kanji larut dalam air kanji harus dihidrolisa atau dioksidasi menjadi senyawa yang lebih sederhana sehingga rantai molekulnya lebih pendek dan mudah larut dalam air. Kanji dapat dilarutkan atau dirusak menjadi molekul-molekul yang lebih kecil dan mudah larut, dengan tahapan sebagai berikut: - impregnasi dalam larutan penghilang kanji atau tahap pembasahan - penyerapan larutan penghilang kanji untuk perusakan kanji atau tahap penggembungan - pelarutan kanji atau tahap pendispersian. - penghilangan kanji yang telah rusak atau tahap pencucian Untuk menghilangkan kanji dikenal beberapa cara : 1) Perendaman 2) Asam Encer 3) Alkali Encer 4) Enzym 5) Oksidator a. Penghilangan Kanji dengan Cara Perendaman Cara perendaman paling mudah dilakukan, kain direndam dalam air panas + o 35 C - 40oC selama 24 jam, selanjutnya dicuci dengan air panas kemudian dengan air dingin. Penghilangan kanji dengan perendaman ini dapat dilakukan untuk Jenis kanji yang mudah larut dalam air seperti gom, dekstrin, CMC, PVA dan lain-lain. Reaksinya yang terjadi adalah sebagai berikut : hidrolisa (C6H10O5)n + nH2O kanji (amilum) netral
nC6H12O6 glukosa (gula)
Cara perendaman ini tidak banyak dipakai lagi karena reaksinya berjalan lambat dan hasilnya kurang sempurna. Perendaman yang terlalu lama menyebabkan timbulnya asam yang dapat menghidrolisa serat. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam penghilangan kanji dengan perendaman: Saat perendaman waktu harus tepat, jika terlalu lama dapat menurunkan kekuatan bahan yang diproses, yang diakibatkan oleh asam yang terjadi selama proses perendaman (fermentasi). Selama proses bahan harus dalam keadaan terendam semua. Penataan kain pada bak proses harus dalam keadaan rata tidak boleh ada bagian yang tersembul, karena bisa menimbulkan pembasahan yang kurang merata.
PLPG Sertifikasi Guru
225
226
Rayon 110
Tabel 9.2 Jenis Kanji Berdasarkan Bahan Dasarnya Bahan Jenis kanji Keterangan Tepung Kanji Jagung, kentang, sagu, Umumnya digunakan untuk (pati) tapioka, kanji modifikasi penganjian serat kapas dan rayon (dekstrin), hidroksietil stapel. Sukar dihilangkan. Gom alam Tragakan, gom arab, Dipakai sebagai tambahan pada locust bean gum kanji alam untuk meningkatkan daya lekat, fleksibilitas dan penyerapan air Protein Perekat, gelatin dan Sebagian besar digunakan untuk kasein penganjian filamen asetat dan rayon. Mudah dihilangkan dengan air panas, walupun kasein digunakan perendaman enzim. Sebagian digunakan untuk serat buatan Resin Stirena-maleat, poliakrilat Secara luas digunakan untuk benang dan polivinil-alkohol serat asetat, poliester, nilon dan serat buatan lainnya. Mudah dihilangkan melalui proses pemasakan (alkali) Turunan Karboksimetil selulosa Digunakan sebagai bahan tambahan Selulosa (CMC), hidroksietil pada kanji lain. Tahan terhadap selulosa, metil- selulosa gesekan, kekuatan cukup dan dan etil-selulosa viskositasnya baik Zat Tambahan Zat aktif permukaan, anti Ditambahakan pada kanji pati, busa dan penurun protein dan resin untuk viskositas mendapatkan kondisi fisika tertentu agar hasil penganjian optimum Lemak gajih, Sebagai zat asli atau yang Untuk meningkatkan hasil minyak dan disulfatkan dan dibuat penganjian lebih lemas dan fleksibel malam terdispersi dalam air
b. Penghilangan Kanji dengan Asam encer Penggunaan larutan asam sulfat atau asam klorida encer (0,5–1% owf) dapat digunakan sebagai zat penghilang kanji dengan cara menghidrolisa kanji pati. Pada cara ini kain direndam dalam larutan asam pada suhu 27–35oC selama 2-3 jam. Asam akan menghidrolisa kanji menjadi glukosa yang larut dalam air. (C6H10O5)n + nH2O C6H12O6 nC12H22O11 Kanji maltosa glukosa
PLPG Sertifikasi Guru
226
227
Rayon 110
Cara ini mempunyai keuntungan selain murah, tidak perlu suhu tinggi juga dapat menghilangkan logam-logam pengotor yang terdapat pada kain, karena logam-logam tersebut akan menjadi masalah dalam proses pemutihan yang menyebabkan kerusakan serat. Selain cara perendaman dapat pula dilakukan proses rendamperas larutan asam yang lebih cepat. Setelah proses penghilangan kanji dengan asam harus segera dihilangkan dengan pencucian air hangat dan dibilas air dingin atau jika perlu dilakukan netralisasi dengan larutan alkali lemah. Pada cara ini perlu dilakukan dengan hati-hati karena asam juga dapat merusak serat-serat selulosa, termasuk proses pencuciannya harus bersih. c. Penghilangan Kanji dengan Alkali encer Proses penghilangan kanji dapat dilakukan pula dengan soda kostik/soda api encer tetapi memerlukan waktu yang cukup lama, cara ini jarang dilakukan di samping makan waktu lama juga hasilnya kurang begitu sempurna. Jenis kanji yang larut dengan alkali seperti kanji protein, PVA, pati. Bahan direndam dalam larutan natrium hidroksida encer pada suhu kamar selama + 12 jam, Setelah selesai bahan dicuci panas, cuci dingin, keringkan. hidrolisa 2 (C6H10O5)n + nH2O Kanji (Pati) alkali
nC12H22O11 maltosa (gula)
d. Penghilangan Kanji dengan Enzim Penghilangan kanji dengan enzim sekarang banyak dilakukan baik oleh industri besar maupun industri kecil. Karena ada beberapa kelebihan dalam penggunaannya yaitu : Hidrolisa kanji berjalan cepat sehingga waktu pengerjaan lebih pendek Tidak terjadi kerusakan pada serat. Senyawa protein yang berfungsi sebagai katalisator Terdapat 3 golongan enzima yang digunakan untuk proses penghilangan kanji yaitu : 1) Enzym Mout / Malt diastase 2) Enzym Pankreas diastase 3) Enzym Bakteri diastase Dalam proses penghilangan kanji dengan enzim perlu memperhatikan faktor suhu dan pH, karena pada pH dan suhu tersebut daya kerja enzym akan berkurang dan hasil kurang sempurna. Prinsip penghilangan kanji dengan enzim adalah merendam peras kain dalam larutan enzim selanjutnya kain diperam selama 6–8 jam tergantung jenis enzimnya. Perendaman dapat dilakukan dengan cara kain digulung, ditutup plastik dan dimasukan dalam suatu ruang kemudian diputar (batcher), atau dapat pula dilakukan dengan cara kain ditumpuk dan ditutup plastik. PLPG Sertifikasi Guru
227
228
Rayon 110
Tabel 9.3 Kondisi Aktifitas Enzim Amilase Pankreas Malt alfa Malt beta Bakteria
Pengaruh dari
PH Suhu Optimum optimum (oC)
NaCl
CaCl2
6,8 – 7,0 4,6-5,2 4,6-5,2 5,0-7,0
nyata tidak tidak -
nyata nyata tidak Nyata
40- 55 55-65 40-50 60-70
Reaksi yang terjadi pada perubahan kanji menjadi gula yang larut pada penghilangan kanji dengan enzym dapat digambarkan sebagai berikut : 2 (C6H10O5)n + nH2O nC12H22O11 2nC6H10O5+H2O Kanji(amilum) enzyma maltosa (gula) glukosa (gula) Rendam peras dapat dilakukan bersamaan proses pembakaran bulu. Kain setelah dibakar dilewatkan dalam bak pemadam api yang mengandung larut enzim. Proses penghilangan kanji simultan dengan proses pembakaran bulu lebih efesien, efektif, dan hasilnya lebih baik. 1) Enzym mout / malt diastase Diperoleh dari masa pertumbuhan gandum. Jenis enzim ini diperdagangkan dengan nama Diastofar, Maltoferment, Textillomalt, Terhydna Diastase, Gabalit, Deglatal dan sebagainya. Enzyma Mout diastase aktifitasnya sangat dipengaruhi oleh suhu pada pH, karena suhu yang tinggi dapat mengurangi (mematikan) aktifitas enzyma. Adapun kondisi yang optimal untuk jenis enzyma ini adalah sebagai berikut : Konsentrasi enzym 5 – 20 gram/l Suhu larutan 40 – 650C pH larutan 4,6 – 5.2 2) Enzyma pankreas diastase Jenis enzym ini diperoleh dari kelenjar-kelenjar ludah perut babi dengan nama dagang Novofermasol As, Dagomma, Anamyl, Viveral, Ultraferment, Enzymoline, Oyatsime dan lain-lain. Suhu sangat berpengaruh sekali karena pada suhu yang terlalu tinggi atau lebih rendah dari suhu optimal dapat menurunkan aktifitas kerja enzim tersebut. Sedangkan kondisi optimal jenis enzyme pankreas adalah sebagai berikut : Konsentrasi 1 – 3 gram/l Suhu larutan 400C – 550C pH larutan 6,8 – 7,0
PLPG Sertifikasi Guru
228
229
Rayon 110
3) Enzyma dari bakteri (Bakteri diastase) Enzym jenis ini diperoleh dari pertumbuhan jasad remik yang disterilkan dengan nama dagang : Rapidase, Biolase, Diastase, Rapid, Hidrolasa dan sebagainya. Kondisi optimum untuk jenis ini adalah sebagai berikut : Konsentrasi 0,5 – 1 gram/l Suhu larutan 600C – 700C pH larutan 5 – 7 e. Penghilangan Kanji dengan Oksidator Beberapa zat pengoksidasi seperti hidrogen peroksida dan garam persulfat dapat digunakan untuk merusak (mendegradasi) kanji tanpa menyebabkan kerusakan serat selulosa sepanjang kondisi proses yang terkontrol. Beberapa zat pengosidasi dapat dipakai sendiri-sendiri atau bersamaan untuk mendapatkan hasil yang lebih baik dan biaya yang lebih murah. Penggunaan zat oksidator memberikan keuntungan selain mendegradasi kanji, juga sedikit memberikan efek pengelantangan sehingga proses penghilangan kanji dapat dilakukan sekaligus dengan proses pengelantangan. Zat oksidator akan merubah kanji menjadi terdispersi dan larut akibat dari terjadinya penurunan berat molekul dan derajat polimerisasi. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : Oksidator H2O + O* H2O2 H2O + O* m(C6H10O5)n + O* Kanji (amilum)
n (C6H10O5)m dimana m 10, hipokhlorit berada sebagai kalsium hipokhorit [Ca(OCl)2]. 5 < pH < 8,5, larutan lebih banyak mengandung asam hipokhlorit (HOCl) bebas. pH < 5, pembebasan gas khlor (Cl2) mulai mengambil bagian. pH < 3, seluruh asam hipokhorit terurai menjadi Cl2. 2) Pengaruh karbondioksida CO2 dari udara mempengaruhi penguraian garam kalsium hipokhlorit dalam pengelantangan dengan kaporit karena akan terbentuk garam kalsium karbonat, menurut reaksi kimia berikut : Ca (OCl)2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2HOCl CO2 + Ca (OH)2 CaCO3 + H2O 3) Pengaruh logam dan oksidanya Logam-logam tertentu seperti besi (Fe), tembaga (Cu), nikel (N2), dan kobalt (Co) dalam larutan dingin membentuk oksida atau hidroksidanya dan membebaskan O2. Oleh karena itu logam-logam tersebut disebut sebagai pembawa oksigen (oxygen carrier) dengan contoh reaksi kimia yang terjadi seperti : CaO + CaOCl2 Ca2O3 + CaCl3 2 CaCl3 4CaO + O2 Reaksi tersebut dikerjakan terus menerus dan menunjukkan bahan logam maupun bentuk oksida logamnya bersifat sebagai katalisator yang mempercepat penguraian garam hipokhlorit. Untuk mencegah kemungkinan terjadinya kerusakan serat karena oksidasi, pengelantangan dilakukan pada kondisi alkali dengan penambahan soda abu (natrium karbonat) atau zat lainnya yang bersifat basa, pengelantangan yang dilakukan dalam suasana alkali gritupol pH 10 – 11 akan berjalan perlahan lahan dengan hasil yang baik. Selama proses pengelantangan karena pengaruh CO2 dari udara dapat menetralkan kalsium hidroksida membentuk kalsium karbonat yang mengendap, sehingga kemungkinan dapat menurunkan pH dan menyebabkan pegangan bahan terasa kasa. Untuk menghilangkan adanya endapan kalsium karbonat maupun sisasisa kalsium hidroksida serta sisir kaporit pada bahan perlu dilakukan proses PLPG Sertifikasi Guru
240
241
Rayon 110
pengasaman dengan asam khlorida (HCl).Dengan proses pengasaman sisa-sisa kaporit akan terurai menghasilkan asam hipokhlorit, sehingga memberikan efek pengasaman lanjutan. CaCO3 + 2HCl CaCl2 + H2CO3 Ca(OH)2 + 2HCl CaCl2 + 2H2O CaOCl2 + HCl CaCl2 + HOCl Gas khlor yang timbul selama proses pengelantangan dengan kaporit, sebagian terserap oleh bahan. Sehingga pada pengeringan, konsentrasi gas khlor makin besar walaupun jumlahnya kecil, hal ini kemungkinan dapat menyebabkan kerusakan serat yang mengakibatkan kekuatan serat turun. Oleh karena itu setelah proses pengasaman, perlu diikuti dengan proses anti khlor dalam larutan natrium bisulfit atau natrium hidrosulfit untuk mengikat khlor yang mungkin ada dalam bahan. Reaksi anti khlor dengan natrium bisulfit : NaHSO3 + Cl2 + H2O NaHSO4 + 2HCl Reaksi anti khlor dengan natrium hidrosulfit : Na2S2O4 + 3Cl2 + 4H2O 2NaHSO4 + 6HCl Untuk memperoleh hasil pengelantangan dengan kenampakan yang lebih cerah setelah tahapan-tahapan proses di atas selesai dan diikuti pencucian, selanjutnya dapat dilakukan proses pemutihan optik dengan zat-zat pemutihan optik seperti leucophor, blankophor, uvitex dan lain-lain. Contoh resep pengelantangan dengan kaporit : 1) Pengelantangan Kaporit : 2 – 3 gram/l Na2CO3 : 7 gram/l (pH = 11) Pembasah : 1 cc/l Waktu : 60 menit Suhu : suhu kamar Setelah selesai dilakukan pencucian dengan air dingin. 2) Proses pengasaman HCl 20oBe : 3 cc/l Waktu : 9 menit Suhu : suhu kamar Setelah selesai dilakukan pencucian dengan air dingin 3) Proses anti khlor NaHSO3 : 3 g/l Waktu : 9 menit Suhu : 500C PLPG Sertifikasi Guru
241
242
Rayon 110
Setelah selesai dilakukan pencucian dengan air hangat, air dingin, kemudian dikeringkan. Setelah selesai proses pengeringan kain hasil pengelantangan dapat dilakukan proses pemutihan optik. Proses pengelantangan dengan kaporit dapat dikerjakan secara perendaman dalam bak porselin atau plastik dan menggunakan mesin Haspel atau mesin Jigger. b. Pengelantangan dengan Natrium hipokhlorit Natrium hipokhlorit diperdagangkan dalam bentuk cairan daya oksidasinya lebih rendah daripada kaporit. Penguraiannya lebih banyak digunakan untuk pengelantangan serat rayon. Pengelantangan serat kapas dilakukan pada suasana alkali yaitu pada pH : 11, sedangkan untuk serat rayon viskosa pHnya lebih rendah, dan untuk serat rayon asetat pengelantangannya dilakukan dalam suasana asam. Garam natrium hipokhlorit terurai oleh asam kuat menjadi asam hipokhlorit atau menghasilkan gas khlor tergantung dari banyaknya asam yang ekuivalen, seperti reaksi : NaOCl + HCl NaCl + HOCl NaOCl + 2HCl NaCl + Cl2 + H2O Asam lemah juga dapat menguraikan garam hipokhlorit menjadi asam hipokhlorit tetapi asam hipokhlorit yang terbentuk tidak dapat terurai menjadi gas khlor oleh adanya kelebihan asam lemah. Sifat penting yang sangat berarti dalam pengelantangan adalah dengan mudahnya garam natrium hipokhlorit terhidrolisa oleh air menghasilkan asam hipokhlorit yang salanjutnya terurai menghasilkan oksigen. - Natrium hipokhlorit terhidrolisa NaOCl + H2O NaOH + HOCl - Asam hipokhlorit yang terjadi bekerja memutihkan bahan HOCl HCl + On - Pada waktu yang sama terjadi pula gas khlor NaOH + HCl NaCl + H2O NaCl + NaOCl + H2O NaOH + Cl2 Selama proses pengelantangan kemungkinan juga terjadi penurunan pH yang apabila mencapai batas tertentu dapat merusak bahan. Untuk menjaga agar larutan stabil dapat ditambahkan larutan penyangga. Dalam pengelantangan dengan natrium hipokhlorit, pengaruh CO2 dari udara tidak begitu besar, karena hanya terbentuk natrium karbonat yang larut, sedangkan pada kaporit dapat terbentuk kalsium karbonat yang mengendap. Oleh karena itu pengelantangan dengan natrium hipokhlorit tidak perlu dilakukan proses pengasaman. Tetapi karena dalam pengelantangan ini juga timbul gas khlor, maka proses anti khlor perlu dilakukan PLPG Sertifikasi Guru
242
243
Rayon 110
pula. Proses anti khlor dikerjakan seperti halnya pada kaporit yaitu dengan menggunakan natrium bisulfit atau natrium hidrosulfit. Faktor-faktor yang mempengaruhi penguraian garam natrium hipokhlorit 1) Pengaruh pH - pH > 10, hipokhlorit berada sebagai natrium hipokhlorit - 5 < pH < 8,5, larutan lebih banyak mengandung asam hipokhlorit (HOCl) bebas. - pH < 5, pembebasan gas khlor (Cl2) mulai ambil bagian. - pH < 3, seluruh asam hipokhlorit terurai menjadi gas Cl2. Pada suasana alkali (pH > 7), asam hipokhlorit yang terbentuk dapat dinetralkan oleh alkali menjadi garam natrium hipokhlorit HOCl + NaOH NaOCl + H2O Setelah penetralan, larutan bersifat alkalis dan terjadi reaksi kesetimbangan sehingga larutan menjadi lebih stabil. NaOCl + H2O NaOH + HOCl 2) Pengaruh logam dan oksidanya Seperti halnya pada pengelantangan dengan kaporit, maka logam-logam dan oksidanya seperti besi, tembaga, nikel dan kobalt bersifat sebagai katalisator yang mempercepat reaksi penguraian garam natrium hipokhlorit membentuk oksida atau hidroksidanya dan membebaskan oksigen. 2 CaO + NaOCl Ca2O3 + NaCl 2Ca2O3 4CaO + O2 Contoh resep pengelantangan dengan natrium hipokhlorit : 1) Pengelantangan untuk kapas NaOCl : 2 – 3 g/l Khlor aktif Na2CO3 : 5 g/l pH 11 Zat pembasah : 1 ml/l Waktu : 60 menit Suhu : Suhu kamar Setelah selesai dilakukan pencucian dengan air dingin sampai bersih 2) Proses anti khlor NaHSO3 : 3 g/l Waktu : 60 menit Suhu : 500C Setelah selesai dilakukan pencucian dengan air hangat dan air dingin sampai bersih 3) Proses pemutihan optik Zat pemutih optik : 0,05 – 0,5% dari serat buatan Waktu : 9 menit PLPG Sertifikasi Guru
243
244
Rayon 110
Suhu : Suhu kamar Setelah selesai bahan diperas dan dikeringkan Pengelantangan dengan natrium hipokhlorit dapat dilakukan pada bak porselin atau plastik, menggunakan mesin Ketel Pemutih, Jigger, Haspel dan lain-lain. c. Pengelantangan dengan Natrium Khlorit Natrium khlorit dikenal diperdagangkan dengan nama Textone. Sebagai zat oksidator dalam suasana netral natrium khlorit bereaksi lambat, tetapi dalam kondisi asam reaksinya makin cepat. NaClO2 + H2O NaOH + HClO2 Narium Khlorit Asam Khlorit HClO2 HCl + On Sifat natrium khlorit terhadap asam kuat akan terurai menjadi gas khor dioksida sebagai oksidator yang kuat 5NaClO2 + 4HCl 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O Gas khlor dioksida Gas khlor dioksida (ClO2) larut dalam air sampai 8 gram/l stabil dalam keadaan gelap, tetapi bila kena sinar akan terbentuk asam khlorit dan asam khlorat. 2ClO2 + H2O HClO2 + HClO3 asam asam khlorit khlorat Dalam keadaan asam, gas ClO2 mula-mula tereduksi menjadi asam khlorit selanjutnya terurai menjadi asam khlorida dan On jika tidak ada yang dioksidasi maka On mengoksidasi asam khlorit menjadi asam khlorat. ClO2 + H+ + e HOCl2 HClO2 HCl + On HClO2 + O2 + On HClO3 Pengaruh pH dalam pengelantangan dengan natrium khlorit adalah bahwa pada keadaan netral (pH7) penguraiannya sangat lambat, maka untuk mengaktifkan penguraian NaClO2 dilakukan pada kondisi sedikit alkali (pH 8-9) dengan penambahan natrium hipokhlorit seperti reaksi berikut ini. NaOCl + H2O NaOH + HOCl Natrium hipokhlorit asam hipokhlorit 3NaClO2 + 2HOCl 2ClO2 + NaClO3 + 2NaCl3 + H2O natrium khlorit khlordiosida ClO2 yang terbentuk akan bekerja mengoksidasi pigmen-pigmen alam yang terdapat dalam serat. Natrium khlorit atau textone banyak dipakai untuk pengelantangan seratserat sintentik. Proses pengelantangannya dilakukan dalam suasana asam, sedang dalam suasana alkali daya oksidasinya sangat rendah. Pengelantangan dengan natrium khlorit jauh lebih aman, karena dalam penguraiannya mengeluarkan gas khlor dioksida (ClO2) yang tidak membahayakan serat. Dalam pengelantangan PLPG Sertifikasi Guru
244
245
Rayon 110
selulosa sampai pada pH 3 juga tidak terlihat adanya kerusakan serat, meskipun dilakukan pada suhu hamper mendidih. Jika terjadi kerusakan serat pada pH rendah adalah karena akibat dari serangan asam bukan karena oksidasi. Oleh karena itu setelah proses pengelantangan perlu dilakukan penetralan dengan larutan natrium karbonat encer. Penguraian natrium khlorit dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain : pH : makin kecil pH penguraiannya makin besar. Suhu : makin tinggi suhu, penguraiannya makin besar. Konsentrasi : makin besar konsentrasi, penguraiannya makin besar. Reaksi penguraian natrium khlorit agak komplek. Dengan asam akan terurai menjadi ClO2 yang aktif sebagai oksidator sebagian ClO2 larut dalam air membentuk ion khlorit (ClO2-), kemudian terurai lagi menjadi ion khlorida (Cl- ) dan ion khlorat (ClO-3 ). Di samping itu ClO2 juga dapat melepaskan On yang bertindak pula sebagai oksidator. Jadi dalam penguraian natrium khlorit, yang aktif sebagai oksidator adalah ClO2, dan sedikit On yang terjadi dari penguraian ion khlorit. Untuk pengelantangan serat selulosa dengan natrium khlorit dilakukan dalam suasana asam pada suhu 600C atau dengan penambahan NaOCl dalam perbandingan 1 : 1,5 pada suhu kamar dan suasana agak alkali (pH 9). Beberapa contoh resep untuk pengelantangan dengan natrium khlorit pada beberapa macam serat adalah sebagai berikut : 1) Pengelantangan rayon serat NaClO2 : 0,5 – 1 g/l pH : 3 – 4 (dengan tambahan asam asetat) Suhu : 65 – 700C Waktu : 30 – 60 menit 2) Pengelantangan serat poliamida NaClO2 : 0,5 – 1 g/l pH : 3 – 3,5 (dengan tambahan asam asetat) Suhu : 85 – 900C Waktu : 30 – 60 menit 3) Pengelantangan serat poliester NaClO2 : 1 g/l pH : 2 – 3 (dengan tambahan asam nitrat) Suhu : 960C Waktu : 20 menit 4) Pengelantangan serat poliakrilat NaClO2 : 1,5 g/l pH : 2 – 3 (dengan tambahanasam nitrat) Suhu : 950C Waktu : 60 menit 5) Pengelantangan serat poliester–kapas atau poliester–rayon NaClO2 : 1 – 3 g/l PLPG Sertifikasi Guru
245
246
Rayon 110
pH Suhu Waktu
: 3 – 4 (dengan tambahanasam formiat) : 90 – 950C : 60 menit
d. Pengelantangan Kapas atau Rayon dengan Peroksida Ada beberapa macam zat pengelantang jenis peroksida yaitu hidrogen peroksida (H2O2), natrium peroksida (Na2O2) dan barium peroksida (BaO2). Pada umumnya zat pengelantang peroksida yang sering digunakan di industri tekstil adalah hidrogen peroksida yang diperdagangkan juga dikenal perhidrol. Dalam perdagangan hidrogen peroksida berupa larutan yang kepekatannya berkisar 35 – 50% (130 – 200 volume) dan distabilkan dengan asam. Sifat hidrogen peroksida mudah larut dalam air pada berbagai perbandingan, jika dipanaskan mudah terurai melepaskan gas oksigen sehingga sangat efektif digunakan untuk pengelantangan. H2O2 H2O + On Faktor-faktor yang mempengaruhi penguraian H2O2 1) Pengaruh pH Dalam suasana asam (pH < 7) H2O2 stabil, sedangkan dalam suasana basa / alkali (pH > 7) H2O2 mudah terurai melepaskan oksigen. Makin besar pH, penguraiannya makin cepat, seperti pada tabel berikut : Tabel 9.6 Perbandingan pH dan Waktu Penguraian H2O2 pH Waktu Penguraian 6,8 3 jam 10 menit 7,1 2 jam 50 menit 7,9 2 jam 10 menit 8,9 1 jam 10 menit 9,9 25 menit 2) Pengaruh suhu Suhu juga mempengaruhi penguraian H2O2. pada suhu rendah, pembebasan oksigen sangat kecil, makin tinggi suhu penguraiannya makin cepat. Penguraian H2O2 yang efektif untuk pengelantangan terjadi pada suhu 80 - 850C. Pada suhu di atas 850C penguraiannya sangat cepat sekali. 3) Pengaruh stabilisator Penguraian H2O2 dapat diperlambat dengan penambahan zat stabilisator meskipun pengelantangannya dilakukan pada pH dan suhu yang tinggi. Ada beberapa macam zat stabilisator yang dapat digunakan dalam pengelantangan dengan hidrogen peroksida di antaranya seperti Natrium Silikat (Na 2SiO3), Magnesium Oksida (MgO) atau Magnesium Hidroksida (Mg(OH)3), Magnesium Silikat, Natrium Metafosfat, Natrium – Trifosfat dan lain-lain. Jenis zat stabilisator yang banyak digunakan dalam pengelantangan adalah Natrium Silikat. PLPG Sertifikasi Guru
246
247
Rayon 110
4) Pengaruh logam atau oksida logam Seperti halnya pada garam-garam hipokhrolit, beberapa logam atau oksida logam tertentu dapat mempercepat penguraian hidrogen peroksida membebaskan oksigen seperti reaksi berikut : 2FeO + H2O2 Fe2O3 + H2O besi (II) oksida besi (III)oksida 2 Fe2O3 4FeO + O2 Reaksi tersebut berjalan terus menerus. Meskipun hidrogen peroksida harganya lebih mahal dan prosesnya juga perlu pemanasan, tetapi pengelantangan dengan hidrogen peroksida memberikan beberapa keuntungan karena hampir tidak terjadi kerusakan serat dan prosesnya dapat lebih singkat tanpa melalui proses pengasaman dan antikhlor. Pengelantangan untuk serat kapas, biasanya diperlukan kira-kira 2 volum H2O2 (20 ml/l H2O2 – 100 volume, pH = 11 – 12, suhu 850C dengan metafosfat dan zat pembasah selama 1 – 2 jam). Pengelantangan secara kontinyu, merupakan bagian dari proses berkesinambungan dari pemasakan dan pengelantangan. Kain dilakukan pada saturator (diimpregnasi) yang berisi larutan soda kostik kurang baik 3% dan suhunya 300C. Keluar dari saturator kain diperas oleh sepasang rol pemeras dengan derajat peras 100%. Selanjutnya kain diuap pada ruang pemanas dari J-Box dengan suhu 1000C, kemudian dilanjutkan pada storage chamber dari J-Box dengan kecepatan + 100 yard/menit. Kain berada dalam J-Box sekitar satu jam, kemudian kain dicuci melalui bak-bak cuci dari mesin yang diikuti pemerasan, terus masuk ke saturator yang berisi 0,5 volum H2O2 pada pH 10,5 – 10,8 dengan stabilisator buffer silikat. Keluar dari saturator kain diperas dengan derajat peras 100%, selanjutnya diuap pada ruang pemanas J-Box yang suhunya 1000C, kemudian dilakukan pada storage chamber dari J-Box. Kain berada dalam J-Box sekitar satu jam. Kemudian kain dicuci bersih melalui bak-bak cuci diikuti pemerasan dan diakhiri denganpenumpukan kain pada tempatnya.
Gambar 9.11 Skema Jalannya Kain pada Penghilangan Kanji, Pemasakan, Pengelantangan Kontinyu
PLPG Sertifikasi Guru
247
248
Rayon 110
Keterangan : A = Pencucian setelah penghilangan kanji B = Larutan pemasakan dan pengelantangan C = Ruang pengukusan
D = Pencucian dingin E = Pencucian panas F = Pembilasan G = Pengeringan
e. Pengelantangan Sutera dengan Hidrogen Peroksida Pengelantangan sutera dengan H2O2 dilakukan pada pH 8 – 10 dengan konsentrasi 1 – 2 volum H2O2 (10 – 20 ml/l H2O2 100 volum) dan suhu 750C. Proses pengelantangannya dilakukan secara perendaman atau secara batching.
3. Pemeriksaan Larutan Zat Pengelantang Kepekatan larutan H2O2 dinyatakan dalam persen atau volum oksigen dihasilkan itu berapa kali/volum H2O. H2O2 10 volum artinya oksigen yang dibebaskan pada tekanan dan suhu normal adalah 10 kali volum H2O2. Kepekatan larutan H2O2 dapat diukur berdasarkan pengukuran berupa banyaknya I2 yang dibebaskan dari KI. 2 gram KI dilarutkan dalam 200 ml air dan ditambahkan 30 ml asam sulfat dibiarkan sampai dingin. Kemudian 10 ml larutan H2O2encer ditambahkan pada larutan di atas dan dibiarkan sebentar supaya terjadi reaksi, kemudian yodium yang dibebaskan dititrasi dengan Na2S2O3 0,1 N dengan indikator amilum sampai warna biru hampir hilang.
4. Pemeriksaan keputihan hasil pengelantangan Pemeriksaan hasil pengelantangan dapat dilihat secara visual dengan cara membandingkan bahan yang dikelantang dengan standar keputihan yang dikehendaki. Untuk menyatakan derajat keputuhan dari hasil pengelantangan dapat pula diukur terhadap persentase pantulan sinar (% reflaktansi). Makin besar % pantulan sinar maka bahan tersebut makin putih.
H. PEMUTIHAN OPTIK Penggunaan zat pemutihan optik kaitannya dengan bahan hasil pengelantangan adalah untuk dapat menambah kecerahan bahan karena pembesaran pantulan sinar, sehingga kain putih yang diberi zat pemutihan optik nampak lebih putih dan lebih cerah. Pembesaran pantulan sinar ini disebabkan karena zat pemutihan optik bersifat fluoressensi. Sinar ultraviolet yang diserap bahan dan selanjutnya diubah menjadi sinar-sinar yang panjang gelombangnya berubah-ubah. Fluoressensi violet sampai hijau kebiru-biruan banyak digunakan untuk zat pemutih karena mengandung warna kuning yang memisah, sehingga dapat dilihat dengan mata dan dapat berkilau bila menyerap sinar ultra violet. Zat
PLPG Sertifikasi Guru
248
249
Rayon 110
pemutihan optik yang efektif, paling sedikit mengandung 4 ikatan rangkap yang letaknya berselang-seling dengan ikatan tunggal seperti : -C=C-C=C-C=C-C=C
atau –N=C-C=C-C=N-C=C
Penggunaan zat pemutihan optik tergantung dari hasil akhir bahan, sehingga dapat dipakai tersendiri atau bersama-sama dengan proses penyempurnaan khususnya. Berikut ini adalah beberapa contoh resep pemakaian zat pemutihan optik : a. Untuk bahan kapas atau rayon cara perendaman 1) Leucophor A : 0,25 – 1% NaCl atau Na2SO4 : 10 % Suhu : 900C Waktu : 30 menit Setelah selesai bahan diperas dan dikeringkan. 2). H2O2 : 1- 2 volum Stalisator C : 5,5 g/l Suhu : 500C Waktu : 8 jam 3). H2O2 : 1 volum pH :7,5 – 8 (Na2SiO3) Suhu : 500C Waktu : 12 – 16 jam 4). Untuk bahan tebal/berat H2O2 : 4 volum Suhu : 500C Waktu : 24 jam pH : 7,5 – 8 b. Untuk kapas atau rayon cara padding bersama dengan penyempurnaan Louxophor A : 0,5 – 4 g/l Finish LCRN : 100 g/l Sancozin NI : 1 g/l (pendispersi) MgCl2 6H2O : 13 g/l (katalisator) Prosesnya kain dipadd dengan efek peras 75%, kemudian dikeringkan pada suhu 1000C selama 5 menit dan akhirnya dipanggang pada suhu 900C selama 3 menit. c. Untuk kain poliester secara carier Lencophor EFR : 0,5 – 2% Carier : 2 ml/l Suhu : 980C Waktu : 60 menit PLPG Sertifikasi Guru
249
250
Rayon 110
Untuk menghilangkan sisa-sisa cariernya, setelah proses bahan dicuci bersih, dan dikeringkan. d. Untuk kain poliester secara termosol Kain dipad dalam larutan leucophor EFR 10 – 40 g/l dengan efek peras 60%, dikeringkan pada suhu 100 – 1200C dan diikuti dengan proses fiksasi secara termosol pada suhu 180 – 2000C selama 30 – 40 detik. e. Untuk kain campuran poliester kapas atau poliester rayon Proses pemutihan optiknya dikerjakan dulu terhadap serat poliesternya, selanjutnya diikuti proses kedua terhadap serat kapas atau rayonnya menurut cara-cara yang dikehendaki.
I. PROSES MERSERISASI (MERCERIZING) Serat kapas akan menggembung secara lateral dan mengkeret ke arah panjangnya bila direndam dalam larutan soda kostik pekat. Perubahan dimensi ini diikuti oleh perubahan-perubahan penting pada sifat-sifat benang maupun kain yang terbuat dari serat tersebut, seperti meningkatnya : • Kekuatan tarik, • Higroskopisitas (moisture regan) • Daya serap terhadap zat warna dan • Reaktifitasnya terhadap pereaksi-pereaksi kimia. Pemberian tegangan pada benang atau kain selama proses menimbulkan efek kilau yang bersifat tetap, sedangkan pengerjaan tanpa tegangan memberikan pertambahan mulur yang besar yang sesuai untuk produk-produk stretch. Proses ini disebut merserisasi dan ditemukan pertama kali oleh John Mercer pada tahun 1844. Gambar 9.11 memperlihatkan perubahan penampang lintang serat kapas selama merserisasi yang berlangsung secara bertahap mulai dari bentuknya yang pipih hingga mencapai penggembungan maksimum pada tahap 5, tahap 6 dan 7 masingmasing memperlihatkan kontraksi yang terjadi pada saat pencucian dan pengeringan. Pengamatan dengan mikroskop memperlihatkan bahwa penggembungan belum terjadi pada konsentrasi soda kostik 7%. Pada saat itu serat hanya mengalami pembebasan puntiran dan perubahan penampang lintang menjadi lonjong sesuai dengan tahap 1-3 pada gambar 9.12. Pada konsentrasi di atas 7% mulai terjadi penggembungan ke arah dalam dan mencapai maksimum pada konsentrasi sedikit di atas 11% di mana lumen nampak hanya sebagai celah sempit (tahap 4). Pada konsentrasi yang lebih tinggi mulai terjadi penggembungan ke arah luar dan mencapai maksimumnya pada konsentrasi 13,5%. Sebagian literatur menyebutkan penggembungan maksimum pada konsentrasi 18%. Perbedaan tersebut bisa saja PLPG Sertifikasi Guru
250
251
Rayon 110
terjadi karena perbedaan serat kapas dan metoda yang digunakan selama penelitian.
Gambar 9.12 Perubahan Penampang Lintang Serat Kapas pada Merserisasi Satu hal patut mendapat perhatian sehubungan dengan penggembungan maksimum adalah bahwa proses merserisasi tidak dilakukan pada konsentrasi tersebut melainkan pada konsentrasi yang lebih tinggi, yaitu sekitar 25 - 30% untuk menghindari perbedaan derajat merserisasi akibat perubahan konsentrasi yang mungkin terjadi selama proses. Perubahan tersebut dapat terjadi karena pengenceran larutan oleh air yang terbawa pada bahan yang dikerjakan dalam keadaan basah dan absopsi preferensial alkali oleh selulosa. Pada konsentrasi soda kostik di bawah 19% perubahan tersebut bisa sangat signifikat seperti dapat dilihat pada gambar 9.13, dimana sedikit perubahan konsentrasi larutan dapat mengakibatkan perbedaan persen mengkeret yang mencolok pada benang hasil merserisasi. Di sisi lain perubahan konsentrasi sebesar 5% pada konsentrasi yang lebih tinggi, yaitu dari 29% menjadi 24% ternyata hanya mengakibatkan perbedaan mengkeret kurang dari 1%. Ini cukup menjadi alasan mengapa proses merserisasi pada umumnya dilakukan pada selang konsentrasi 25 - 30%. Penelitian menunjukkan bahwa penggunaan larutan pada suhu yang lebih rendah menghasilkan efek merserisasi yang lebih nyata seperti nampak dengan jelas pada gambar 9.13, dimana benang hasil merserisasi pada suhu 2°C memiliki persen mengkeret lebih besar daripada yang dihasilkan oleh suhu 18°C. Menarik pula untuk diamati bahwa pada selang konsentrasi antara 25 - 30% hampir tidak ada perbedaan mengkeret yang cukup berarti antara keduanya, dan ini merupakan penegasan kembali atas penggunaan larutan natrium hidroksida 25 - 30% pada kebanyakan proses merserisasi komersial.
PLPG Sertifikasi Guru
251
252
Rayon 110
26 24 22 20 18
Mengkeret (%)
16 2° 14
18°
12
30° 80°
10 8 6 4 2 0 0
10
20
30
40
NaOH (%)
Gambar 9.13 Pengaruh Konsentrasi dan Suhu Larutan NaOH Terhadap Mengkeret Benang Literatur-literatur lama banyak menyarankan untuk bekerja pada suhu 9 20°C, namun saat ini nampaknya sudah tidak banyak lagi dilakukan dan orang lebih menyukai merserisasi panas (60 - 97°C) karena memberikan keuntungan seperti • Tidak memerlukan instalasi pendingin, • Penetrasi soda kostik yang lebih baik, dan karena itu • Tidak memerlukan pembasah Reaksi yang berlangsung selama proses merserisasi merupakan reaksi eksoterm (melepaskan panas) sehingga pengerjaan pada suhu rendah pada satu sisi memang memberikan hasil yang lebih baik, yaitu penggembungan yang lebih besar dan pada proses dengan tegangan akan menimbulkan kilau yang lebih tinggi. Kenaikan suhu larutan akibat panas yang dilepaskan reaksi antar alkali dan selulosa dapat secara signifikan mempengaruhi kerataan hasil proses merserisasi dingin (normal). Dalam hal ini pengontrolan suhu pada proses merserisasi panas tidak sekrusial merserisasi dingin. Pengerjaan pada suhu di bawah 0°C dilaporkan menghasilkan efek-efek khusus pada kain kapas, dimana perendaman dalam larutan soda kostik 25% pada suhu 10°C selama 1 menit membuat kain kapas menjadi tembus pandang secar permanen. Kombinasi dengan merserisasi normal dapat memberikan hasil yang lebih baik, dan sangat memungkinkan untuk memperoleh sifat tembus pandang dan kilau tinggi secara bersamaan. Proses demikian disebut penyempurnaan swiss dan biasa dilakukan pada masa lalu untuk memproduksi kain volie dan organdy. PLPG Sertifikasi Guru
252
253
Rayon 110
Waktu proses yang ditetapkan oleh tiap pabrik tentu saja bervariasi tergantung pada konstruksi dan keadaan benang atau kain dan jenis mesin yang digunakan, namun umumnya berada di antara 30 - 90 detik. Waktu proses yang dimaksud adalah waktu yang dibutuhkan oleh soda kostik untuk penetrasi ke dalam dan bereaksi dengan serat. Gebhardt menyebutkan bahwa waktu proses optimum sesungguhnya dapat diketahui dengan mengamati apa yang disebutnya sebagai titik gelas tepat sebelum bahan memasuki bagian penstabilan (pencucian awal). Titik ini dapat dikenali berdasarkan kenampakan bahan yang tembus pandang, dan menurut hasil percobaan biasanya dicapai setelah 40 - 45 detik. Cara lain untuk menentukan waktu optimum adalah dengan mengukur elastisitasnya, dimana waktu optimum adalah waktu proses yang menghasilkan elastisitas maksimum, yang hanya bisa dicapai bila telah terjadi pembasahan sempurna pada bahan. Namun demikian harus diingat bahwa angka tesebut (40-45 detik) bukan merupakan sesuatu yang baku karena alasan-alasan yang sudah disebutkan di atas tabel 9.7 menyajikan data mengenai pengaruh waktu tehadap mengkeret benang pada berbagai konsentrasi dan suhu larutan merserisasi. Kilau, salah satu karakteristik utama produk merserisasi, pada dasarnya merupakan efek yang dihasilkan dari pemantulan cahaya yang jatuh pada permukaan serat, dan sangat bergantung pada bentuk penampang lintang dan sifat permukaannya. Pada merserisasi dengan tegangan penampang lintang serat kapas menjadi lebih bulat dan permukaannya pun lebih halus sehingga cahaya yang jatuh di atasnya akan dipantulkan secara lebih teratur dan menimbulkan kilau yang lebih baik daripada merserisasi tanpa tegangan. Namun demikian harus diingat pula bahwa penampang lintang bulat bukanlah satu-satunya penyebab timbulnya kilau, karena serat sutera yang berpenampang lintang segitiga dan hasil penyempurnaan kalender juga memiliki kilau tinggi.
Suhu (oC)
2 18 30 80
Tabel 9.7 Persentase Mengkeret Benang Pada Merserisasi Konsentrasi NaOH (%w/w) 6,5 1 1 0 0 0
10 1 0 0 0
10 30 1 0 0 0
1 10 12 9 8 9 5 5 4 4
30 17 12 6 4
19
24
29
Waktu (menit) 1 10 30 19 20 22 19 20 21 19 20 29 14 14 9
1 10 30 23 23 24 23 23 23 20 20 20 16 16 16
1 10 30 24 23 23 24 23 21 21 21 20 16 16 16
Pemberian tegangan dapat dilakukan dengan salah satu dari kedua cara berikut, yaitu (1) benang atau kain mula-mula dibiarkan mengkeret hingga maksimal lalu dikembalikan ke panjang atau lebarnya semula dengan penarikan, atau (2) sedikit ditegangkan tanpa penarikan sejak awal proses sehingga mengkeret yang PLPG Sertifikasi Guru
253
254
Rayon 110
terjadi saat kontak dengan larutan soda kostik akan menimbulkan efek tegangan yang besarnya tergantung pada konsentrasi soda kostik yang digunakan. Cara kedua biasanya memberikan efek kilau yang lebih tinggi daripada cara pertama, namun harus dipahami bahwa penyerapan akan berlangsung relatif lebih sulit dalam keadaan tegang, dan sesunguhnya kebanyakan proses merserisasi dilakukan menurut cara (1). Cara manapun yang dilakukan semakin besar tegangan atau penarikan pada bahan maka semakin tinggi efek kilau yang dihasilkan. Salah satu faktor yang turut menentukan kilau serat namun nampaknya jarang disinggung adalah jenis serat. Pengamatan dengan mikroskop memperhatikan bahwa serat panjang (long staple) memiliki kerataan yang lebih tinggi sehingga dengan sendirinya memiliki kilau yang lebih baik. Faktor tegangan juga menjadi penyebab rendahnya kilau benang yang terbuat dari serat pendek.
Gambar 9.14 Penampang Lintang Serat Panjang dan Pendek Pada benang dari serat pendek gaya kohesi antar seratnya rendah sehingga masing-masing serat tersebut menjadi lebih mudah bergeser satu sama lain (slip) pada penarikan dan menurunkan efek tegangan. Kain yang terbuat dari anyaman satin atau keper umumnya akan menimbuikan efek kilau yang tinggi, terutama karena kain semacam ini memiliki banyak benang timbul pada permukaannya yang akan melipatgandakan efek kilau hasil merserisasi.Pemberian tegangan selama merserisasi, seperti telah disinggung di muka, juga akan menaikkan kekuatan tarik secara sangat berarti. Namun sebagai konsekuensinya mulur serat sebelum putus akan berkurang. Pertambahan mulur yang besar dapat dicapai dengan merserisasi tanpa tegangan. Gambar 9.15 memperlihatkan hasil percobaan dengan kapas pada berbagai konsentrasi soda kostik selama 1 jam pada suhu 24 – 25oC dengan tegangan. Nampak jelas bahwa kenaikan kekuatan tarik diikuti oleh penurunan mulur serat yang berlangsung hingga konsentrasi 9%. Keduanya tidak lagi menampakkan perubahan pada konsentrasi soda kostik yang lebih tinggi. Fakta lain yang juga menarik untuk diamati adalah bahwa, berdasarkan pengamatan atas perubahan diagram difraksi sinar X, derajat merserisasi dan perubahan sifat mekanik serat menjadi petunjuk bahwa kenaikan kekuatan tarik pada serat lebih disebabkan oleh perubahan struktur kehalusannya.
PLPG Sertifikasi Guru
254
255
Rayon 110 B 20
Mengkeret, % (skala B)
15
A
Kekuatan tarik, g (skala B) 10
100
Derajat merserisasi (skala A) Kilau
50
5
0
0
Mulur, % (skala B)
0
5
10 15 20 25 30 35 NaOH (g) dalam 100 ml larutan
40
45
Gambar 9.15 Pengaruh Konsentrasi NaOH Terhadap Sifat Fisik dan Mekanik Serat Kapas Kenaikan kekuatan tarik pada benang hasil merserisasi, seperti diperlihatkan pada tabel 9.8, lebih ditentukan oleh konsolidasi struktur benang dan bukannya pada pertambahan kekuatan tarik masing-masing serat penyusun benang tersebut. Oleh karena itu tidak mengherankan bila puntiran memberikan kekuatan tarik yang lebih besar daripada yang dapat diberikan dengan merserisasi. Kasusnya menjadi berbeda untuk benang gintir. Pemberian puntiran yang lebih tinggi memang menaikkan kekuatannya akan tetapi nilainya ternyata masih jauh di bawah yang dapat dicapai dengan merserisasi. Tabel 9.8 Pengaruh Puntiran dan Merserisasi Terhadap Kekuatan Tarik Benang Kapas Nomor benang
% kenaikan Puntiran kekuatan tarik /inci akibat puntiran
Nonmerser
Merser
% kenaikan kekuatan tarik akibat merserisasi
Kekuatan tarik (lb)
12/1
9
-
0,64
1,39
117
12/1
14
128
1,46
1,70
9
40/2
13,5
-
127,5
99
32,5
40/2
24
14
145
166
7,6
Agaknya memang belum ada suatu aturan sederhana yang dapat menerangkan pertambahan kekuatan tarik pada benang akibat merserisasi; dua PLPG Sertifikasi Guru
255
256
Rayon 110
variabel pokok yang harus diperhitungkan dalam hal ini adalah penetrasi soda kostik dan penggembungan, di mana keduanya sangat bergantung pada struktur ruang benang yang bersangkutan (dan ini berhubungan erat dengan nomor benang dan puntiran), Namun demikian secara umum dapat dikatakan bahwa penggembungan yang terjadi pada masing-masing serat penyusun benang membuat struktur benang menjadi lebih rapat dan dengan penarikan yang diberikan selama proses merserisasi serat-serat tersebut akan terorientasi lebih sejajar dengan sumbu benang, sehingga pembebanan gaya tarik pada benang akan terdistribusi lebih merata.
1. Proses Merserisasi Kain Dari beberapa keuntungan proses merserisasi, kebanyakan pabrik pada dasarnya lebih tertarik pada peningkatan kilau, daya serap zat warna dan kekuatan tarik. Namun tidak semua sifat baik itu dapat diperoleh sekaligus secara maksimal, untuk itu perlu ditetapkan skala prioritas target yang ingin dicapai sebelum menentukan kondisi proses. Pada umumnya kondisi proses merserisasi di industri tekstil menggunakan larutan NaOH 25-30% pada suhu berkisar 16-20oC untuk merserisasi normal dan suhu 60oC untuk merserisasi panas dengan waktu kontak 30-90 detik. Bila kilau bukan tujuan utama dan proses merserisasi hanya dimaksudkan untuk menghilangkan nep kapas maka konsentrasi bisa dikurangi menjadi 16%. Atau bila diinginkan efek stretch (elastis) dari bahan maka proses merserisasi dilakukan tanpa tegangan. Merserisasi dapat dilakukan dalam keadaan grey maupun sesudah pengelantangan. Keduanya memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungan merserisasai grey adalah: (1) merserisai pada bahan grey membantu menghilangkan kotoran alami serat kapas seperti malam (wax) sehingga mengurangi pemakaian soda kostik pada proses pemasakan, terutama apabila tidak dilakukan proses pencucian dan penetralan setelah merserisasinya, (2) daya serap dan reaktifitas yang lebih tinggi terhadap zat-zat pemasakan dan pengelantangan, (3) pegangan kain lebih lembut, (4) Cocok untuk kain-kain yang tipis. Kekurangan merserisasi grey adalah perlu penambahan zat pembasah yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut: - memiliki daya kerja dan kestabilan yang baik dalam larutan alkali pekat - memiliki daya basah yang tinggi - tidak terabsorbsi secara preferensial oleh serat - tidak menimbulkan busa maupun keruh pada larutan - larut / tidak meninggalkan endapan dalam mesin - mudah dihilangkan dari bahan - tidak mewarnai serat Ada dua macam zat pembasah yang biasa digunakan dalam merserisasi, yaitu jenis kresilat dan non-kresilat. Asam-asam kresilat seperti campuran orto, meta, para kresol. Daya basahnya akan meningkat dengan penambahan zat aditif semacam alkohol polihidrat (C18), butanol, 2-etil heksanol dan polietilenaglikol. PLPG Sertifikasi Guru
256
257
Rayon 110
Sedangkan dari jenis non-kresilat, seperti natrium dodesil difenil oksida disulfonat, 2-etil heksil alkohol, natrium difenil sulfonat. Kekurangan lain dari merserisasi grey adalah ketidakrataan hasil merser sebagai akibat pemanasan lokal yang timbul dari reaksi eksotermis antara kanji pada benang lusi dengan soda kostik. Proses daur ulang soda kostik menjadi lebih rumit dan mahal karena adanya kontaminasi oleh lemak dan malam selama proses merserisasi. Untuk itu lebih diarankan untuk melakukan merserisasi setelah proses penghilangan kanji atau lebih baik setelah pemasakan. Merserisasi yang dilakukan setelah pengelantangan memiliki keuntungan: (1) Hasil merser yang lebih merata, (2) menghilangkan kekusutan bahan apabila pada pengelantangan bahan diproses dalam bentuk untaian (rope), (3) Daya serap terhadap larutan merser lebih baik karena bahan sudah bersih ari kotoran. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah kondisi kain sebelum dimerser, apakah basah atau kering. Apabila kain dalam keadaan basah maka sebaiknya diperas terlebih dahulu untuk meratakan kelembaban bahan sehingga penyerapan soda kostik juga merata, disamping itu pengenceran terhadap larutan merser tidak terlalu banyak. Proses merserisasi pada prinsipnya terbagi atas beberapa tahapan proses yaitu impregnasi larutan, penegangan, penstabilan (pencucian awal), pencucian akhir dan penetralan. Penegangan dapat dilakukan sejak awal proses atau sesudah rendam-peras. Pada proses konvensional dengan mesin jenis rantai kain mula-mula dilewatkan pada larutan soda kostik dan sepasang rol pemeras untuk meratakan pembasahan serat menghilangkan kelebihan alkali pada kain. Selanjutnya kain dilewatkan pada serangkaian tambur berjumlah 12 untuk memberikan kesempatan bagi berlangsunya reaksi antara soda kostik dengan serat. Setelah keluar dari perendamperasan yang kedua kain ditegangkan kearah pakan dengan stenter untuk dikembalikan ke lebar semula. Penegangan kearah lusi terjadi pada saat kain melewati tambur dan dengan mengatur kecepatan relatif rol pemeras pertama terhadap rol pemeras kedua. Perendamperasan kedua tidak selalu dilakukan dan sangat tergantung pada tebal tipisnya bahan, dimana kain tebal biasanya memerlukan dua kali rendam-peras untuk membantu penetrasi larutan. Laju dan derajat penetrasi juga dapat ditingkatkan dengan menggunakan larutan soda kostik yang lebih rendah daripada perendamperasan pertama, mengingat penetrasi akan lebih mudah untuk larutan dengan viskositas lebih rendah. Pada unit pencucian proses pencucian belangsung berdasarkan sistem alir balik atau counterflow dimana larutan pencuci disirkulasikan berlawanan arah dengan arah jalannya kain sehingga akan terjadi penghematan penggunaan air dan zat pencuci dan memungkinkan terakumulasinya alkali secara bertahap mengikuti aliran dan mencapai maksimum pada bak terakhir. Larutan yang terkumpul pada bak ini kemudian dialirkan ke unit daur ulang soda kostik dan dapat digunakan kembali pada proses berikutnya. Pada tahap pencucian ini selain mengurangi kandungan alkali juga terjadi proses penstabilan, dimana kain saat dicuci masih dalam keadaan tegang dan tegangan baru dilepaskan bila kandungan alkali kurang PLPG Sertifikasi Guru
257
258
Rayon 110
dari 5% agar tidak terjadi mengkeret lanjutan saat pencucian akhir yang akan mengurangi kestabilan dimensi kain. Pengeringan dilakukan dengan silinder pengering pada suhu 110 oC. Gambar 9.16 adalah skema mesin merserisasi jenis rantai dan tanpa rantai dari era akhir tahun 80-an type perfecta dan optima buatan Goller Jerman.
Gambar 9.16. Skema Mesin Merserisasi Perfecta (atas) dan Optima (bawah) Pada mesin perfecta penegangan kain kearah lebar dilakukan oleh bagian stenter dengan menggunakan penjepit otomatis yang terpasang pada rantai yang terdapat di kedua sisi mesin, sedangkan pada jenis optima menggunakan serangkaian rol lengkung dan rol pengantar kain yang dirancang khusus. Penegangan ini dipengaruhi langsung oleh tegangan kearah panjang kain. Perbedaan friksi antara kain dan rol di bagian tengah dan tepi menyebabkan bertambahnya kerapatan tenunan atau jeratan di kedua pinggir kain, sehingga pada proses pencelupan kedua bagian kain tersebut akan nampak lebih tua. Ini merupakan salah satu kekurangan mesin tanpa rantai Perbedaan lainnya terletak pada saat pemberian tegangan, pada mesin jenis rantai kain mula-mula dibiarkan mengkeret maksimum dan baru ditegangkan kembali pada bagian stenter, sedangkan pada mesin jenis tanpa rantai tegangan sudah diberikan sejak awal proses. Merserisasi pada kain rajut semula dianggap terlalu sulit karena kondisinya yang saling bertentangan. Penarikan saat merser yang akan meningkatkan kilau dapat menurunkan elastisitas dan kestabilan dimensi kain rajut. Masalah lainnya adalah bekas lipatan yang bersifat permanen pada kain rajut bundar bila menggunakan mesin untuk kain tenun. Cara yang selama ini dilakukan adalah dengan membelah kain tersebut agar diperoses dalam bentuk lebar agar tidak meninggalkan bekas lipatan. Inipun belum menyelesaikan masalah karena adanya perbedaan friksi antara kain dengan rol pengantar di bagian tengah dan pinggir PLPG Sertifikasi Guru
258
259
Rayon 110
menimbulkan perbedaan kerapatan jeratan kearah lebar kain yang menyebabkan timbulnya belang saat pencelupan. Untuk mengatasi masalah tersebut suatu perusahaan pembuat mesin tesktil dari Jepang, Toyobo-Oshima dan Sando Iron Works, melakukan terobosan cemerlang dengan membuat mesin merserisasi yang dilengkapi penyembur udara berkekuatan tinggi (air jet) untuk menggelembungkan kain selama proses penstabilan sehingga terbebas dari bekas lipatan dan ketidakrapatan jeratan. Prinsip ini kemudian diikut oleh beberapa pembuat mesin tekstil Eropa terutama Dornier (lihat Gambar 9.17):
Gambar 9.17 Skema Mesin Merserisasi Rajut Bundar Dornier Mesin ini memiliki dua penyembur udara, masing-masing untuk penstabilan dan pengeringan. Kain mula-mula dilewatkan pada larutan soda kostik melalui serangkaian rol-rol pengantar, lalu diperas dan langsung masuk ke bagian penstabilan, dimana kain digelembungkan dan disemprot dengan air untuk menghilangkan kandungan soda kostiknya. Selanjutnya kain masuk ke bagian pengeringan dan dikeluarkan melaui plaiter.
2. Proses Merserisasi Benang Salah satu alasan dilakukannya merserisasi dalam bentuk benang adalah untuk menghindari resiko terjadinya kerusakan serat pada kain campuran yang terdiri dari benang kapas dan benang yang terbuat dari serat yang tidak tahan alkali kuat. Disamping itu kekuatan tarik dan kilau kain yang berasal dari benang yang dimerser dilaporkan lebih tinggi daripada yang diperoleh dari merserisasi dalam bentuk kain. Merserisasi benang juga meningkatkan efisiensi pertenunan terutama untuk benang yang relatif mudah putus. Merserisasi benang biasanya dilakukan secara partai dalam bentuk untaian. Impregnasi benang pada larutan dilakukan dengan bantuan rol-rol pembawa yang dapat berputar dan berfungsi mengatur agar kontak dengan larutan terjadi di PLPG Sertifikasi Guru
259
260
Rayon 110
seluruh bagian untaian, dan rol pemeras yang berhubungan dengan salah satu dari kedua rol pembawa (Gambar 9.18). Di bawah rol-rol pembawa terdapat bak larutan alkali yang dapat bergerak naik turun dan bak penampung pencucian yang dapat bergeser secara horizontal. Sementara itu diatasnya terdapat pipa-pipa penyemprot air untuk pencucian. Penyemprot air Benang Rol pembawa
Rol pemeras
Rol dapat digeser Bak penampung pencucian
Bak alkali
Gambar 9.18 Prinsip Mesin Merserisasi Benang Perendaman dimulai dengan menaikkan bak alkali dan memutar rol-rol pembawa agar seluruh bagian untaian benang mengalami kontak dengan larutan. Salah satu dari kedua rol tersebut dapat digeser secara horizontal untuk mengatur tegangan benang. Untuk membantu penyerapan larutan sebaiknya benang dalam keadaan kendur dan diberi kesempatan mengkeret selama perendaman. Setelah perendaman selesai bak alkali dikembalikan lagi ke tempatnya semula dan digantikan oleh bak penampung pencucian, air disemprotkan dari atas dan benang ditegangkan selama pencucian untuk mendapatkan kilau. Selanjutnya benang dilepaskan dari rol dan dinetralkan dengan asam encer (1-3%). Pengeringan benang dilakukan dengan menghembuskan udara panas. Prinsip yang agak berbeda terdapat pada mesin merserisasi benang model MV 56 (buatan Jerman), dimana benang tidak direndam dalam larutan soda kostik melainkan disemprot (Gambar 9.19).
Gambar 9.19 Prinsip Mesin Merserisasi Benang MV 56 PLPG Sertifikasi Guru
260
261
Rayon 110
Kekhusususan lain adalah posisi rol-rol pembawa benang yang sejajar secara vertikal. Rol-rol tersebut berputar bergantian searah jarum jam dan kebalikannya. Rol pembawa atas dapat diatur posisinya untuk mengatur tegangan benang, sedangkan rol bawah dan rol pemeras tetap diam. Panjang untaian benang yang dapat diproses mulai dari 52 hingga 90 inchi. Di bawah rol-rol pembawa terdapat sebuah bak berfungsi untuk menampung soda kostik yang jatuh yang dihubungkan dengan suatu sistem pompa sirkulasi sehingga larutan tersebut dapat disemprotkan kembali. Penyemprotan berlangsung sekitar 2 menit. Setelah penyemprotan selesai bak penampung pencucian secara otomatis bergeser dan mengambil posisi diantara rol pembawa dan bak penampung alkali, lalu benang disemprot dengan air panas dan dingin untuk mengurangi kandungan soda kostik pada benang ( maksimal 5%) pada saat yang sama benang ditegangkan untuk mendapatkan efek kilau dengan cara mengatur posisi rol atas. Proses pencucian ini berlangsung selama 30 detik. Diakhir proses rol-rol atas dikembalikan ke posisinya semula sehingga benang mengendur dan dilepaskan untuk dinetralkan dan dikeringkan. Merserisasi benang juga dapat dilakukan secara kontinyu, cara ini biasanya dilakukan bila jumlah benang yang akan diproses sangat besar, dimana ribuan helai benang dengan panjang per helai lebih dari 5000 meter dikerjakan sekaligus. Keuntungan proses ini adalah kemudahan dalam penanganannya dan penghematan soda kostik karena memungkinkan pencucian secara counterflow.
3. Merserisasi Kain Campuran Merserisasi kain campuran kapas dan rayon (viskosa, kuproamonium asetat) maupun polinosik dilakukan terutama untuk memperbaiki kenampakan kain akibat perbedaan kilau dan mendapatkan celupan yang rata pada pencelupan efek solid (solid dyeing). Serat rayon dan polinosik umumnya memiliki kilau lebih tinggi dan tercelup lebih tua daripada serat kapas. Dinding luar yang lebih lemah dan derajat polmerisasi yang lebih rendah dibanding serat kapas membuat rayon maupun polinosik lebih peka terhadap soda kostik. Kesalahan dalam menetapkan kondisi proses menyebabkan efek kaku, kasar dan rapuh pada bahan. Penggembungan dan pelarutan sebagian serat rayon terjadi pada konsentrasi soda kostik 9-10%. Hal ini ditunjukkan oleh Gambar 9.20 dan 9.21.
PLPG Sertifikasi Guru
261
262
Rayon 110
100 90
800
0o
Selulosa regenerasi
80
Ku
600 Vi s ko
400
pra
mo
niu
Persentase terlarut
Penambahan berat pada 100 g selulosa
1000
m
sa
70 60 50 40 30
200
0 0
1 4
2 8
3 12
4 16
5 20
6 N 24 %
15o o
20
20
10
25o
0 2 3 4 5 Konsentrasi natrium hidroksida (normalitas)
NaOH
Gambar 9.20 Penggembungan Serat Rayon
Gambar 9.21 Pelarutan Serat Rayon
Perbedaan saat penggembungan maksimum antara rayon dan kapas memungkinkan pemakaian larutan soda kostik seperti yang biasa dipakai pada merserisasi kapas yaitu 25-30%, untuk mendapatkan kilau dan peningkatan daya serap kapas tanpa menimbulkan kerusakan pada serat rayon. Pada konsentrasi ini serat rayon hanya menggembung sedikit dan jauh lebih kecil dibandingkan dengan serat kapas. Namun demikian perlu diperhatikan pada saat pencucian konsentrasi larutan soda kostik jangan sampai mencapai konsentarsi 9-10% karena akan menyebabkan kerusakan serat rayon, untuk itu pada pencucian dilakukan dengan air panas untuk mengencerkan dengan cepat konsentrasi soda kostik atau dengan penambahan 10% NaCl ke dalam air pencucian yang menjaga air agar tetap berada pada fase larutan. Cara lain untuk menghindari kerusakan serat rayon adalah dengan menggunakan KOH pada konsentrasi 29-30% pada suhu 16oC, dimana pada konsentrasi ini serat kapas mengalami penggembungan maksimum namun aman bagi serat rayon. Penggunaan KOH ini memiliki kelebihan karena tidak dapat melarutkan serat rayon, namun karena harganya mahal seringkali dilakukan pencampuran dengan NaOH. Komposisi campuran yang sering digunakan adalah 70-80 bagian volume NaOH 23% dan 30-20 bagian volume KOH 28%. Perbedaan saat penggembungan maksimum antara rayon dan kapas memungkinkan pemakaian larutan soda kostik seperti yang biasa dipakai pada merserisasi kapas yaitu 25-30%, untuk mendapatkan kilau dan peningkatan daya serap kapas tanpa menimbulkan kerusakan pada serat rayon. Pada konsentrasi ini serat rayon hanya menggembung sedikit dan jauh lebih kecil dibandingkan dengan serat kapas. Namun demikian perlu diperhatikan pada saat pencucian konsentrasi larutan soda kostik jangan sampai mencapai konsentarsi 9-10% karena akan menyebabkan kerusakan serat rayon, untuk itu pada pencucian dilakukan dengan PLPG Sertifikasi Guru
262
263
Rayon 110
air panas untuk mengencerkan dengan cepat konsentrasi soda kostik atau dengan penambahan 10% NaCl ke dalam air pencucian yang menjaga air agar tetap berada pada fase larutan. Cara lain untuk menghindari kerusakan serat rayon adalah dengan menggunakan KOH pada konsentrasi 29-30% pada suhu 16oC, dimana pada konsentrasi ini serat kapas mengalami penggembungan maksimum namun aman bagi serat rayon. Penggunaan KOH ini memiliki kelebihan karena tidak dapat melarutkan serat rayon, namun karena harganya mahal seringkali dilakukan pencampuran dengan NaOH. Komposisi campuran yang sering digunakan adalah 70-80 bagian volume NaOH 23% dan 30-20 bagian volume KOH 28%. Demikian pula untuk suhu diupayakan agar menghasilkan penggembungan maksimum pada kapas namun sebaliknya pada rayon. Suhu yang disarankan adalah suhu 38oC pada merserisasi dengan NaOH. Waktu pengerjaan pun harus sesingkat mungkin agar tidak merusak serat rayon, untuk itu sebaiknya digunakan zat pembasah tahan alkali untuk mempercepat pembasahan dan penetrasi. Salah satu literatur menyarankan waktu kontak tidak boleh melebihi 90 detik.
4. Merserisasi Panas Keberhasilan proses merserisasi sangat ditentukan oleh penetrasi soda kostik ke dalam serat pada bahan. Hal ini dipengaruhi oleh viskositas larutan soda kostik, derajat penggembungan serat, waktu kontak dan tegangan. Kebersihan bahan terhadap kotoran seperti kanji, lemak, wax yang masih terdapat pada bahan juga akan menghambat pembasahan dan tentu saja menghalangi penetrasi ke dalam serat. Larutan soda kostik dengan konsentrasi 25-30% pada suhu rendah memiliki viskositas yang tinggi, sementara penggembungan pada serat kapas yang berlangsung cepat dan ektensif akan menyebabkan terbentuknya struktur yang lebih rapat pada permukaan serat, sehingga penetrasi berlangsung lambat dan tidak merata, dan bila dicelup ketuaan warna bahan tidak sama di semua bagian. Salah satu cara yang dilakukan untuk mengatasi ini adalah dengan menambahakan zat pembasah tahan alkali, namun cara ini masih kurang efektif untuk kain-kain tebal dan proses merserisasi dengan kecepatan tinggi. Lagi pula pembasah sebenarnya lebih berfungsi memperbaiki kerataan pembasahan daripada mempercepat laju penetrasi larutan ke dalam serat. Kelemahan lainnya adalah adanya absorbsi preferensial air yang dapat menghambat absorbsi preferensial alkali oleh selulosa, dan tidak memberikan solusi bagi masalah yang timbul akibat rapatnya struktur benang maupun kain karena pemengkeretan. Untuk memecahkan berbagai masalah tersebut maka dilakukanlah merserisasi panas yaitu pada suhu 60-97oC, dimana pada suhu ini viskositas larutan soda kostik menjadi rendah. Proses ini merupakan hasil kerja sama suatu lembaga penelitian Hungaria dan Mather & Platt Ltd pada awal tahun 70-an. Proses ini juga memberikan keuntungan ekonomis dalam hal penghematan pemakaian zat-zat kimia dan air, energi, investasi mesin, efisiensi pemanfaatan ruang produksi melalui PLPG Sertifikasi Guru
263
264
Rayon 110
proses simultan penghilangan kanji-pemasakan-merserisasi. Hasil dari proses ini baik kilau, kekuatan tarik, stabilitas dimensi dan adsorpsi zat warna serta kemampuan kain kembali dari kusut dilaporkan lebih tinggi daripada proses merserisasi normal. Hal ini terutama disebabkan oleh: - penetrasi menyeluruh ke dalam struktur serat sehingga bagian yang termodiikasi pun menjadi lebih besar - pengerjaan pada suhu tinggi membuat kain menjadi lebih plastis sehingga lebih mudah diregangkan Gambar 9.22 memperlihatkan skema proses merserisasi panas berdasarkan mesin yang dirancang oleh tim peneliti Hungaria dan Mather & Platt Ltd. Batch keluar Pencucian normal atau stabilisator “chainless”
Batch masuk Over feed/relaks
Relaks atau tegang
Ruang reaksi ”Vaporloc”
Hot saturator
Gambar 9.22 Skema Mesin Merserisasi Panas Kain mula-mula dilewatkan pada bak perendaman berisi larutan soda kostik konsentrasi (25-30%) dan suhu sekitar 97oC dengan waktu kontak 5 detik. Selanjutnya kain masuk kedalam ruang penguapan dimana kain dalam keadaan tegang atau kendur diberi uap panas selama 10 detik pada tekanan 1 atm (reaction chamber), atau selama 3 detik pada tekanan 4 atm pada unit HT/HP steam (vaporloc chamber). Tahap proses selanjutnya adalah pendinginan dimana kain dilewatkan pada serangkaian silinder pendingin selam 30 detik dan diikuti dengan pencucian (penstabilan). Dibalik semua kelebihannya proses merserisasi panas ini memiliki kekurangan yaitu resiko kerusakan serat akibat oksiselulosa lebih besar, hal ini dapat dicegah dengan menambahkan zat anti oksidasi yaitu berupa reduktor.
5. Daur Ulang Soda Kostik Berdasarkan pertimbangan ekonomis dan lingkungan maka pemasangan alat pendaur ulang soda kostik ini sangat penting dalam menampung sisa larutan pencucian merserisasi yang masih mengandung soda kostik 3-5%. Alternatif lain adalah pemakaian langsung larutan ini untuk proses pemasakan, pengelantangan, atau pembejanaan pada pencelupan dengan zat warna bejana. Proses daur ulang soda kostik dilakukan dengan menguapkan kandungan air sehingga konsentrasi soda kostik menjadi lebih pekat, biasanya minimal 20%, sehingga dapat digunakan PLPG Sertifikasi Guru
264
265
Rayon 110
kembali pada proses merserisasi selanjutnya. Namun cara ini tidak dapat dilakukan pada sisa larutan merserisasi pada bahan grey karena mengandung kontaminan berupa kanji yang sulit untuk dipisahkan. Akan tetapi penelitian yang dilakukan Universitas Innsbruck di Jerman, dapat memisahkan soda kostik dari pencemarnya melalui proses pengerjaan dengan peroksida.
J. PEMANTAPAN PANAS (HEAT SETTING) Pemantapan panas (heat setting) merupakan salah satu proses penting yang dilakukan pada bahan tekstil yang terbuat dari serat-serat sintetik dengan tujuan untuk mendapatkan ketahanan bentuk (shape retention) atau kestabilan dimensi dan tahan kusut. Dalam proses kimia tekstil sering digunakan panas, seratserat sintetik dapat mengalami perubahan bentuk akibat adanya daya kohesi antar molekul serat berkurang. Untuk serat sintetik yang tanpa dilakukan pementapan panas, proses pemanasan akan menyebabkan kain menjadi mengkeret dan kusut. Proses pemantapan panas pada serat sintetik seperti poliester, poliamida, elastomer dan tri-asetat akan memperkecil perubahan dimensi seperti mulur atau mengkeret kain, sepanjang suhu pemantapan tidak dilampaui pada proses-proses berikutnya. Pemantapan panas juga dapat meningkatkan kerataan kain (tahan kusut), warna hasil pencelupan dan lebar kain yang tetap. Teknik untuk meningkatkan sifat, estetika dan fungsi tekstil dapat melalui berbagai pendekatan yang tidak hanya menggunakan metode konvensional. Setidaknya ada tiga pendekatan, yaitu: 1) Stabilitas dimensi 2) Modifikasi permukaan 3) Teknik-teknik kimia dan kimia fisika Proses stabilitas dimensi kain serat sintetik dapat dikerjakan melalui teknik mekanikal dan atau termal. Modifikasi permukaan kain dapat melalui beberapa teknik seperti kimia, fisika dan panas yang akan mengubah kenampakan, estetika dan karakteristik permukaan serat. Sedangkan metode kimia dan kimia fisika termasuk proses pelapisan (coating), pengerjaan suhu tinggi, penyinaran energi tinggi, pengkapsulan mikro, penggunaan zat-zat kimia dan polimer-polimer untuk meningkatkan sifat akhir penggunaan tekstil yang spesifik. Pemantapan panas dapat dilakukan dengan pengerjaan bahan pada uap panas dengan suhu 110– 130oC yang disebut wet thermosetting dan dengan cara melewatkan bahan pada udara panas dengan suhu 170–220oC yang disebut dry thermosetting. Stabilitas dimensi dari kain biasanya dikerjakan melalui proses pemantapan panas dengan uap air jenuh untuk poliakrilat atau udara panas tinggi untuk serat sintetik poliester dan poliamida, demikian pula untuk bahan tekstil yang terbuat dari campuran serat sintetik dengan serat alam. Suhu yang digunakan PLPG Sertifikasi Guru
265
266
Rayon 110
mendekati suhu leleh atau diatas suhu lunak serat yang tergantung dari jenis seratnya dalam waktu sekitar 40 –60 detik. Serat-serat sintetik mempunyai sifat termoplastik, yaitu ketika dipanaskan melebihi suhu transisi gelas orde kedua tanpa tegangan akan melunak dan kecenderungannya akan mengkeret. Tetapi ketika dalam keadaan plastis ini diberi bentuk atau tegangan, kemudian dilakukan pendinginan dengan cepat maka serat akan menjaga bentuknya dan stabil. Proses pemantapan panas pada benang dikerjakan pada ketel heat set, untuk kain tenun dikerjakan pada mesin stenter dan untuk kain rajut menggunakan mesin stenter khusus agar tidak menyebabkan kerusakan struktur kain rajutnya. Terdapat tiga macam cara yang dapat dilakukan untuk proses pemantapan panas, yaitu: 1) Pemantapan awal (pre-setting), pemantapan panas yang dikerjakan pada kain mentah (grey) sebelum proses pemasakan dan untuk benang dikerjakan sebelum pertenunan. Pada pemantapan sebelum pemasakan, panas tinggi akan memfiksasi kotoran-kotoran serat dan proses pemasakan akan menjadi lebih sulit. 2) Pemantapan tengah (intermediate setting), dikerjakan pada kain yang telah dimasak dan dikelantang sebelum dicelup. 3) Pemantapan akhir (post setting), dikerjakan pada kain setelah pencelupan, pencapan dan sebelum penyempurnaan. Pemantapan panas setelah pencelupan, dapat menyebabkan sublimasi zat warna dispersi pada bahan, apabila tidak dilakukan pemilihan ketahanan sublimasi zat warna dispersi dengan baik. Berikut tabel suhu yang dipergunakan untuk proses pemantapan panas pada beberapa jenis serat sintetik. Tabel 9.9 Suhu Pemantapan Panas Pada Serat-serat Sintetik Suhu Suhu Waktu Jenis Serat Minimum Maksimum (detik) (oC) (oC) Poliester 170 210 16–50 Poliamida 66 170 210 16–40 Poliamida 6 160 180 16–40 Triasetat 160 180 16–40 Poliakrilat 160 180–200 16–40 Elastomer 170 180–200 16–40 Perubahan suhu dalam ruang stenter dan kelembaban dalam serat menyebabkan perubahan dari kristalinitas didalam struktur polimer serat dan perbedaan afinitas serat terhadap zat warna. Serat poliester terdiri dari rantairantai yang panjang dan terletak sepanjang sumbu serat yang terdiri dari bagian PLPG Sertifikasi Guru
266
267
Rayon 110
yang acak (amorf) dan bagian yang teratur (kristalin). Rantai ini tidak stabil sehingga pada waktu diberi panas dengan suhu tinggi (peningkatan suhu) maka molekolmolekul serat menjadi aktif bergerak (mobilitas meningkat) dan cenderung untuk berubah strukturnya. Perubahan pertama terjadi pada segmen-segmen rantai dalam daerah amorf serat yang terjadi pada suhu transisi gelas orde kedua yaitu sekitar 80– 130oC, jika suhu dinaikkan akan terjadi perubahan yang signifikan pada daerah kristalin dengan membentuk struktur yang baru yang lebih stabil. Perubahan ini terjadi pada suhu diatas 160oC dan lebih aktif bergerak apabila suhu bertambah. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses pemantapan panas adalah: 1) suhu, yang digunakan tergantung jenis seratnya, lebih tinggi dari proses selanjutnya dan suhu pemakaian akhir. 2) waktu, yang diperlukan tergantung tinggi rendahnya suhu pemantapan panas. Makin tinggi suhunya makin singkat waktu pemantapan panas dan sebaliknya. 3) medium, yang dapat dipergunakan adalah air, uap air, rol panas dan udara panas. Serat poliester biasanya dengan udara panas sedangkan untuk kain-kain dengan konstruksi berat menggunakan rol-rol panas. Proses pemantapan panas yang dilakukan pada suhu terlalu rendah tidak dapat memberikan hasil yang baik, sebaliknya jika suhu yang terlalu tinggi dan waktu yang lama akan menyebabkan efek kekuningan pada serat poliamida dan elastomer, pegangan kaku pada serat akrilat dan berkurangnya elastisitas pada serat-serat elastis.Pada serat poliester, kenaikan suhu pemantapan panas akan menurunkan penyerapan zat warna dispersi sampai mencapai minimum pada suhu sekitar 170 sampai 200oC kemudian penyerapan zat warna meningkat kembali. Sebagai gambaran, pencelupan serat Terylene dengan zat warna CI. Disperse Red 1 pada suhu 100oC selama 90 menit. Kecuali pada suhu 220 oC atau lebih, penyerapan zat warna lebih rendah dari pada kain yang tidak di kerjakan pemantapan panas. Penyerapan zat warna (%)
80 70 60 50 40 30 120 130 140
160 170 180 190
200 210 220 230
Suhu pemantapan panaso( C)
Gambar 9.23 Pengaruh Suhu Pemantapan Panas Pada pencelupan serat Dacron 54 yang dikerjakan pemantapan panas pada suhu 160-180oC, batas kejenuhannya adalah 10-25% lebih rendah dari yang tidak dikerjakan pemantapan panas, tapi pada suhu pemantapan panas yang lebih tinggi, batas kejenuhan zat warna terserap juga meningkat sampai dengan suhu 210oC penyerapannya diantara 85% dan 135% dari kain yang tidak dikerjakan pemantapan PLPG Sertifikasi Guru
267
268
Rayon 110
panas seperti yang diperoleh pada suhu pemantapan panas 130 oC. Kenaikan penyerapan zat warna dispersi oleh serat poliester yang telah dimantapkan disebabkan oleh perubahan rantai molekul yaitu terjadinya reorientasi molekul serat sehingga rantai molekul serat menjadi lebih longgar tetapi stabil. Diketahui bahwa stabilisasi dimensi dilakukan untuk menstabilkan atau memantapkan serat atau benang pada berbagai konstruksi kain, supaya tidak mengkeret atau mulur (mengalami perubahan bentuk) selama proses tekstil atau dalam penggunaan. Stabilisasi dimensi dilakukan berdasarkan pengaruh panas dan gaya mekanik struktur bahan selama proses. Proses penstabilan dimensi terjadi dengan teknik pemantapan dengan pengukusan atau udara panas dengan menggunakan stenter untuk menahan terjadinya mengkeret kain. Jadi semua serat dalam kain merupakan subyek ketidakbebasan secara konstruksi maupun geometri kain. Mekanisme pemantapan dapat terjadi diantara maupun didalam serat yang berpengaruh besar terhadap dimensi dan bentuk kain selama proses pemantapan. Diantara serat-serat 1) Pergeseran, berhubungan dengan gaya normal dalam struktur 2) Ikatan lemah (hidrogen) dan kuat (adesif) 3) Impregnasi dengan matrik Didalam serat-serat 1) Kekakuan rantai 2) Ikatan silang sementara Sensitif tehadap suhu, (dipol kuat; ikatan hidrogen) kelembaban dan tegangan. 3) Kristalisasi 4) Ikatan silang kimia 5) Impregnasi dengan matrik
Gambar 9.24 Proses Pemantapan Panas Yang Terjadi Pada Polimer Termoplastik PLPG Sertifikasi Guru
268
269
Rayon 110
Keterangan Gambar : a. ikatan antar molekul polimer di dalam serat b. distorsi serat; ikatan intermolekuler ditegangkan dan menyimpan kembali konfigurasi molekul yang lama. c. pengerjaan panas, banyak merusak ikatan intermolekuler yang lama. Ikatan yang tersisa mempunyai gaya yang lemah. d. ikatan baru yang terbentuk pada waktu pendinginan (yang bertitik), akan menyusun struktur molekul dalam konfigurasi yang baru dan mengatasi efek gaya lemah dari ikatan molekul lama yang tersisa. Penarikan dalam proses pemantapan panas akan menyebabkan perubahanperubahan didalam serat sebagai berikut: 1) molekul-molekul bergeser satu terhadap lainnya 2) susunan molekul akan berubah kearah tarikan sehingga molekul-molekulnya searah dengan sumbu serat atau terorientasi 3) susunan molekul menjadi lebih rapat sehingga memungkinkan lebih banyak terjadi ikatan antar molekul. 4) molekul–molekul akan tersusun lebih teratur, sehingga lebih kristalin. 5) terjadi perubahan sifat-sifat serat akibat kenaikan derajat orientrasi, sebagai berikut : - kekuatan, kilau dan kestabilan serat terhadap zat kimia makin tinggi - mulur dan penyerapan lembab makin rendah serta lebih sukar dicelup. - pegangan kaku Ikatan hidrogen merupakan jenis ikatan yang paling mungkin dari ikatan antara dan di dalam serat yang mempengaruhi pemantapan dan penstabilan serat. Selulosa dengan gugus hidroksil dan nilon maupun wol dengan gugus amin mempunyai jaringan ikatan hidrogen yang besar. Bagaimanapun jenis ikatan ini mungkin akan rusak atau putus dengan air atau uap air pada suhu tinggi. Jadi penghilangan kestabilan atau relaksasi pada serat-serat ini dapat terjadi pada kelembaban yang cukup. Sebaliknya pemantapan akan diperoleh atau terjadi ketika serat atau kain dikerjakan proses pengeringan dan terbentuknya ikatan hidrogen.
K. PENGURANGAN BERAT POLIESTER(WEIGHT REDUCE) Penggunaan serat poliester filamen untuk kain mempunyai beberapa sifat kekurangan antara lain permukaan licin, pegangan kaku dan keras. Untuk mendapatkan sifat kain poliester yang lebih baik, dapat dilakukan dengan proses pengerjaan kain poliester dengan larutan alkali yang dikenal dengan proses pengurangan berat (weight reduction). Proses pengurangan berat ini mempunyai tujuan untuk mendapatkan sifat kain poliester yang tipis, lemas atau langsai, ringan dan pegangan lembut menyerupai sutera (silky). PLPG Sertifikasi Guru
269
270
Rayon 110
Proses pengurangan berat kain poliester didasarkan pada sifat poliester yang tidak tahan terhadap alkali kuat, tertutama bila dikerjakan pada suhu tinggi. Alkali kuat seperti NaOH akan menghidrolisa bagian permukaan serat poliester pada tingkat tertentu menjadi natrium tereftalat yang larut dalam air. Hidrolisa ini selanjutnya perlahan-lahan menuju ke dalam serat. Dengan adanya hidrolisa serat ini penampang serat menjadi lebih kecil, berat kain berkurang sehingga kain menjadi lebih tipis, lemas dan pegangan menjadi lembut. Semakin besar pengurangan beratnya, semakin lemas kainnya hingga pengurangan berat tertentu sekitar 20-30%, lebih dari itu seratnya rusak. Serat poliester terdiri dari bagian amorf dan kristalin. Bagian amorf akan lebih mudah diserang oleh NaOH, karena pada bagian amorf ini alkali akan lebih mudah berpenetrasi masuk kedalam serat poliester sehingga lebih cepat menghidrolisa serat. Mekanisme hidrolisa poliester oleh alkali pada proses pengurangan berat adalah sebagai berikut: 1) Selama proses berlangsung, terjadi reaksi penyabunan poliester oleh NaOH yang dimulai dengan penyerangan ion hidroksil pada bagian positif atom karbon dari ikatan rangkap karbon oksigen pada senyawa karbonil dari polietilen-tereftalat. O OOHC OR C OR OH
2) Perpecahan gugus -OR menimbulkan terbentuknya ikatan rangkap kembali karbon dan oksigen (senyawa karbonil). OC
O-
OHOR
C H2O
OH
O OR
C
O-
+ OR
O-
3) Gugus OR tersebut akan mengadakan ikatan dengan proton dari H 2O membentuk alcohol (R-OH). Ion natrium mengadakan ikatan dengan senyawa karbonil membentuk garam natrium yang larut dan proton tersebut tersingkir oleh ion Na membentuk ikatan dengan OH dari molekul air dan membentuk H2O. O C
Na+
+ OR
O-
O C
+
HOR
+
H2O
OHH2O
ONa
PLPG Sertifikasi Guru
270
271
Rayon 110
4) Reaksi hidrolisa polietilen-tereftalat dengan NaOH secara lengkap dapat dilihat sebagai berikut:
H
O
O
C
C
O CH 2 CH 2 OH
NaO
O
C
C
Dinatrium tereftalat
ONa
2n NaOH
Natrium hidroksida
Polietilena tereftalat O
+
+
HO CH 2 CH 2 OH Etilena glikol
+
H2O Air
Proses pengikisan serat poliester akan terhenti, bila NaOH yang ada telah habis dipakai untuk reaksi hidrolisa serat poliester dan biasanya sisa larutan akan mempunyai pH 9. Faktor-faktor yang berpengaruh dan dapat dipakai sebagai pengontrol persentase pengurangan berat pada proses pengurangan berat kain poliester dengan NaOH adalah sebagai berikut: 1) Konsentrasi NaOH Konsentrasi NaOH yang digunakan berbanding lurus dengan pengurangan berat poliester. Semakin besar konsentrasi NaOH yang digunakan, maka secara teoritis semakin banyak NaOH yang menyabunkan (menghidrolisa) serat poliester sehingga pengurangan berat semakin besar. Konsentrasi NaOH merupakan kontrol yang penting untuk mendapatkan persentase pengurangan berat polietser. Maka banyaknya NaOH yang digunakan disesuaikan dengan persentase pengurangan berat yang diinginkan. Bertambahnya konsentrasi soda kostik akan menyebabkan hal-hal berikut: - terjadi pengikisan atau lubang-lubang pada permukaan serat - mempercepat pemutusan rantai molekul - meningkatkan jumlah gugus hidrofilik (-COOH dan -OH) pada permukaan serat akibat pemutusan rantai molekul - mempercepat proses hidrolisa 2) Suhu Proses Suhu merupakan faktor penting dalam proses pengurangan berat, sebab kecepatan pengikisan serat akan bertambah cepat apabila suhu dinaikkan. Semakin tinggi suhu proses pengurangan berat pada waktu dan konsentrasi NaOH yang sama pengurangan berat serat semakin besar pula. Kenaikkan suhu akan menyebabkan hal-hal berikut: - pembukaan struktur serat poliester - serat menggembung dan mempercepat gerakan rantai molekul dalam serat - mempercepat pemutusan rantai molekul PLPG Sertifikasi Guru
271
272
Rayon 110
- peningkatan difusi dan penetrasi alkali ke dalam serat - mempermudah pelepasan oligomer dari serat 3) Waktu Proses Selain faktor konsentrasi NaOH dan suhu proses, maka waktu proses juga mempengaruhi terhadap hasil pengurangan berat. Artinya apabila konsetrasi dan suhu dinaikkan maka waktu proses menjadi lebih singkat. Tetapi waktu yang terlalu singkat dikuatirkan menurunkan kualitas hasil pengurangan berat. Bertambahnya waktu pada kondisi proses yang sama, akan menambah pemutusan rantai molekul sepanjang permukaan serat terutama pada bagian amorf, selama NaOH masih terdapat dalam larutan proses. 4) Perbandingan Larutan (vlot) Pemakaian perbandingan larutan yang besar menyebabkan hasil pengurangan berat menurun, dibandingkan dengan pemakaian perbandingan larutan yan lebih kecil jika kondisi lainnya dianggap sama. Pada perbandingan larutan yang kecil, larutan alkali yang terdapat disekitar permukaan serat lebih banyak sehingga derajat hidrolisanya lebih tinggi dibandingkan perbandingan larutan yang besar. 5) Puntiran (twist) Jenis kain poliester dengan benang yang di-twist tinggi akan mengalami hasil pengurangan berat yang berbeda dengan kain yang benangnya tidak di-twist atau twist rendah. Benang dengan twist tinggi akan mempengaruhi kerja NaOH sehingga persentase pengurangan berat akan berkurang dari standar resep yang sama yaitu sekitar 5-6% lebih rendah.
A B Gambar 9.25 (A) Serat Poliester Sebelum dan (B) Sesudah Proses Pengurangan Berat Hasil dari proses pengurangan berat, poliester akan mempunyai sifat antara lain pegangan kain lembut, drape-nya bagus, mengurangi bau keringat, sifat elektrostatik dan kekuatan kain turun serta meningkatkan ketuaan warna. Perhitungan jumlah NaOH yang diperlukan untuk pengurangan berat adalah sebagai berikut: PLPG Sertifikasi Guru
272
273
Rayon 110
Dari reaksi, bahwa dua molekul NaOH yang diperlukan untuk menghidrolisa monomer serat poliester. 2( BMNaOH ) x 100% = Y % NaOH dari berat bahan BM .PET 2(40) x 100 % = 41, 70 % NaOH dari berat bahan 192 Untuk mengetahui jumlah NaOH yang diperlukan untuk mendapatkan X % pengurangan berat bahan adalah: X 41,70% x = n % NaOH dari berat bahan 100 Proses pengurangan berat pada kain poliester dapat dilakukan dengan beberapa metode yaitu: 1) Metode Perendaman Pada metode ini kain poliester dikerjakan dalam larutan NaOH 30 g/L tanpa tekanan pada suhu 90-95oC pada mesin-mesin bak terbuka selama 60-90 menit. Kelebihan dari metode ini antara lain adalah kelemasan kain yang dihasilkan cukup baik, persentase pengurangan berat stabil dan pengaruh terhadap penurunan kekuatan tarik kecil. Sedangkan kekurangannya adalah waktu prosesnya cukup lama. 2) Metode Pad Batch Prinsip proses pengurangan berat metode ini adalah kain poliester direndamperas dengan larutan NaOH 34oBe, kemudian dibacam dalam waktu lebih dari 12 jam pada suhu ruang. Pada metode pad batch, akan diperoleh hasil pengurangan berat yang stabil, biaya operasional rendah tetapi waktu proses lama dan jumlah produksinya rendah. 3) Metode Pad Steam Prinsip proses pengurangan berat metode ini adalah kain poliester direndamperas dengan larutan NaOH 34oBe, kemudian dilakukan pengukusan pada suhu 110oC dalam waktu sekitar 3 menit. Kelebihan metode ini adalah prosesnya kontinyu, waktu lebih singkat dan produksi lebih banyak. Sedangkan kekurangannya bahwa penurunan kekuatan tarik kain lebih besar. 4) Metode Suhu dan Tekanan Tinggi Prinsip pengerjaannya hampir sama dengan metode perendaman, hanya dalam metode ini digunakan tekanan dan suhu yang tinggi (130 oC) dalam waktu 10 menit. Dengan demikian mesin-mesin yang digunakan harus mesin dalam keadaan tertutup seperti haspel, jigger tertutup dan mesin celup jet. Kelebihan metode ini sama dengan metode perendaman, tetapi waktu proses lebih
PLPG Sertifikasi Guru
273
274
Rayon 110
singkat dan hemat larutan. Kekurangannya adalah diperlukan energi (panas dan tekanan) yang lebih tinggi dan tidak kontinyu. 5) Metode Pad Cure Prinsip proses pengurangan berat metode ini adalah kain poliseter direndamperas dengan larutan NaOH 34oBe, kemudian dikerjakan dengan udara panas dengan suhu 160oC dalam waktu sekitar 2 menit. Kelebihan metode ini adalah waktunya lebih singkat karena proses kontinyu sehingga produksi lebih tinggi. Tetapi kekurangannya adalah dapat menghasilkan penurunan kekuatan tarik kain yang lebih besar. 6) Metode Pad-Radiasi Kain poliester dikerjakan rendamperas dengan larutan NaOH 22 oBe dengan WPU 70%, pada suhu 100-130oC selama 10 menit untuk proses tidak kontinyu pada mesin Apollotex-B atau kecepatan mesin 30-50 meter/menit untuk proses kontinyu Apollotex-R. Mesin yang digunakan adalah Apollotex yang menggunakan radiasi gelombang mikro (916-2450 MHz) dan uap jenuh pada suhu 100-120oC. Untuk suhu yang lebih tinggi dilengkapi pemanas gas atau elemen pemanas. Kelebihan cara radiasi adalah panas yang terjadi dari kain sendiri, pemanasan cepat, panasnya rata dan waktu proses singkat. Dalam proses pengurangan berat dapat terjadi oligomer seperti halnya yang terjadi pada proses polimerisasi kondensasi antara etilena-glikol dengan asam tereftalat. Oligomer merupakan hasil reaksi sendiri antara kedua gugus reaktif monomer-monomernya yang membentuk senyawa cincin yang dapat berbentuk linier atau siklik.
Gambar 9.26 Oligomer Pada Permukaan Serat
PLPG Sertifikasi Guru
274
275
Rayon 110
HO(CH2)2 OCO
COO
COO n H
(CH2)2OCO
Oligomer linier n
