FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Transkripsi

1 SERAT ALAM Oleh : Susinggih Wijana & Ika Atsari Dewi Jurusan Teknologi Industri Pertanian FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA 1

2 DEFINISI KAYU Serat adalah senyawa selulosa, merupakan senyawa polisakarida dari monomer glukosa yang berikatan dengan Kayu adalah untaian serat yang direkatkan oleh senyawa lignin sehingga berbentuk memanjang dan kokoh. 2

3 Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang mengeras karena mengalami lignifikasi (pengayuan). Kayu digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari memasak, membuat perabot (meja, kursi), bahan bangunan (pintu, jendela, rangka atap), bahan kertas, dan banyak lagi. Kayu juga dapat dimanfaatkan sebagai hiasan-hiasan rumah tangga dan sebagainya. Penyebab terbentuknya kayu adalah akibat akumulasi selulosa dan lignin pada dinding sel berbagai jaringan di batang. Ilmu perkayuan (dendrologi) mempelajari berbagai aspek mengenai klasifikasi kayu serta sifat kimia, fisika, dan mekanika kayu dalam berbagai kondisi penanganan. Batang pohon yang dipotong melintang akan memperlihatkan bagian-bagian kayu, yang kerap kali berbeda warna. Bagian terdalam adalah empulur yang lunak, lalu ke luar adalah kayu teras, kayu gubal, dan terakhir adalah pepagan (kulit kayu). Bagian percabangan akan memperlihatkan pola khusus, yang biasa dianggap sebagai "mata". 3

4 DEFINISI SERAT Serat adalah suatu jenis bahan berupa potonganpotongan komponen yang membentuk jaringan memanjang yang utuh. Contoh serat yang paling sering dijumpai adalah serat pada kain. Serat dapat digolongkan menjadi dua jenis yaitu serat alami dan serat sintetis. Sumber : potensi-serat-alam.html Sumber : 2/02/29/serat-tekstil-aubrietia ktm-2011-kelompok-3/ Sumber : m/blog/fabric/appareltextiles/polyester-fabric-yayor-nay/ 4

5 KLASIFIKASI SERAT ALAM Tumbuhan (Selulosa) Hewan (Protein) Mineral -Kapas - Biri-biri - Asbes -Jute - Kelinci -Kenaf - Ulat Sutera -Rami - Sabut kelapa - Kayu 5

6 NILAI GUNA SERAT ALAM : Menguntungkan dari sisi lingkungan Syarat: Nilai guna sama tetapi biaya produksi lebih rendah Nilai guna lebih tinggi tetapi biaya sama KELEMAHAN SERAT ALAM : Kandungan air tinggi dapat dihilangkan dengan biaya tambahan meningkatkan biaya total produksi Diameter dan panjang serat bervariasi 6

7 TEKNOLOGI KOMERSIAL Penggunaan serat alam dalam bidang otomotif (Daimler Chrysler.co ) PLA (poly lactic acid) produk turunan jagung digunakan: Dow Cargill biodegradable plastic Ford Atap dan alas mobil Toyota PLA + Kenaf untuk interior 7

8 COMERCIAL DEVELOPMENT Microcrystalline keratin protein fiber (schmidt USA) Keratin fiber nonwoven for erosion control (George USA) Keratin fiber for nanofilrattion (Misra, USA) Bamboo fiber reinforced Plastic (Yamaguci, JPN) Regenerate Celulose Reinforced Plastic (Netravali, USA) 8

9 RECENT RESEARCH ADVANCE Spider fiber by biomimicry (turner, Canada) Engineering properties of spider fiber (Ko, USA) Nanoparticel reinforced plastic (Fisher, NL) Chitosan and albinate fibers for medical use (Struszczyk, Poland) Chitosan biopolymer-silica hybrid aerogel (Risen, USA) 9

10 A. SERAT TUMBUHAN Biasanya tersusun atas selulosa, hemiselulosa, dan kadang-kadang mengandung pula lignin. Selulosa merupakan isomer β-glukan dari pati, dan bersifat tidak larut. Hemiselulosa tersusun dari sejumlah polimer yang berbeda. Struktur utama hemiselulosa terdiri dari arabinosa, galaktosa, dan glukosa dengan rantai sisi terdiri dari arabinosa, galaktosa, dan asam glukoronat. 10

11 Serat tumbuhan digunakan sebagai bahan pembuat kertas dan tekstil. Lignin adalah senyawa aromatik yang tersusun dari polimer fenil propan. Contoh dari serat jenis ini yaitu katun dan kain ramie. 11

12 SELULOSA Selulosa merupakan serat-serat panjang yang bersamasama hemiselulosa, pektin, dan protein membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman. 12

13 13

14 1. SERAT KAPAS (GOSSYPIUM ARBOREUM) Paling banyak digunakan sebagai bahan busana. Bahan tekstil sejak 5000 tahun SM. Kapas diperoleh dari tanaman semak dengan tinggi sekitar cm. Penggolongan serat kapas : kapas serat panjang, medium, dan pendek. Serat kapas rambut biji tanaman jenis Gossypium. Spesies yang berkembang menjadi tanaman industri ialah kapas Gossypium Hirsutum (kapas Upland atau kapas Amerika) karena menghasilkan kapas dengan mutu tinggi. Kapas Upland 87% dari produksi kapas dunia. Pemetikan : dengan tangan (lebih bersih tetapi pengerjaannya lama) dan mesin (batang dan daun kapas ikut terbawa). Pasca panen kapas : dibersihkan (ginning) 14

15 Grade warna kapas berdasar United States Standard Act : 1. Strict good middling (SGO) 2. Good middling (GM) 3. Strict middling (SM) 4. Middling (M) 5. Strict low middling 6. Low middling 7. Strict good ordinary 8. Good ordinary Kotoran hasil panen kapas : daun, ranting, kulit batang, biji, pecahan biji, rumput, pasir, minyak dan debu. 15

16 Faktor penentu mutu : grade, panjang stapel dan karakter. Grade kapas : warna, kotoran dan persiapan persiapan serat kapas. Pembagian grade dalam kelompok warna berdasarkan atas derajat warna cerah atau kusam, artinya grade yang lebih tinggi mempunyai warna yang lebih cerah dari grade yang lebih rendah. 16

17 2. SERAT KAPUK RANDU (CEIBA PERTANDRA) Sifat serat getas, tidak menyerap air, meng-embang, tidak elastik dan kelentingannya (resiliency) tinggi. 17

18 3. SERAT JUTE (CORCORUS OLIOTIRUS) Diambil dari batang kecil, tinggi dan lurus. Dipakai sebagai bahan kemasan untuk pembungkus atau karung. 18

19 4. SERAT KENAF (HIBISCUS CANNABINUS) Produk hanya untuk kemasan, karung, dan tali. Dapat dijadikan bahan kertas. Batang kenaf menghasilkan dua jenis serat, yaitu bagian luar batang seratnya lebih kasar dibandingkan bagian dalam batang. 19

20 5. SERAT RAMI (BOEHMERIA NIVEA) Putih, kuat, saat basah kekuatan akan bertambah, berkilau seperti sutera, kaku, kelentingan rendah, mudah kusut, keelastikan rendah, rapuh, merupakan serat batang yang terpanjang. Rami banyak dipakai untuk kain celana, baju, taplak meja dan sapu tangan Kekuatan 4X linen, 6X sutera dan 7X kapas. 20

21 Tanaman Rami 21

22 SIFAT MEKANIS BEBERAPA SERAT ALAM Serat Panjan g (mm) Diamete r (mm) Massa jenis (kg/m 3 ) Modulus young (Gpa) Kekuata n tarik (Mpa) Reganga n Bambu - 0,1-0, Pisang - 0,8-2, ,4 95 5,9 Sabut ,1-0, , Flax 500 NA Jute ,1-0, ,7 Kenaf ,04-0, Sisal - 0,

23 KOMPOSISI KIMIA SERAT ALAM 23

24 B. SERAT HEWAN (PROTEIN) Serat hewan, umumnya tersusun atas protein tertentu. Contoh dari serat hewan yang dimanfaatkan oleh manusia adalah serat laba-laba (sutra), beraneka rambut, kulit, dan bulu domba (wol). Domba, Kelinci, Kambing (keluarga caprinae) Protein ini tersusun atas: Karbon, Hidrogen, Oksigen. Nitrogen dan Sulfur Dikombinasikan menjadi 19 asam amino polipeptida 24

25 25

26 26

27 1. SUTERA Berasal dari sarang kepompong ulat sutera (Morus alba) Bombyx mori (kualitas baik) dan ulat tussah (kurang baik) Sifat-sifat sutera sebagai berikut : 1. Jika diremas berbunyi gemerisik 2. Licin, halus dan berkilau 3. Sangat higroskopis 4. Sangat kuat dan akan berkurang kekuatannya dalam keadaan basah 5. Terasa dingin kalau dipakai 27

28 6. Tidak tahan panas tinggi dan sinar matahari, dapat merusak kain sutera dan menyebabkan warna kuning. 7. Tahan ngengat, tetapi tidak tahan obat kelantang dan asam pekat. 28

29 2. WOL Dari bulu domba keriting atau biri-biri (Ovis aries) Terbaik : dari bagian bahu dan lambung. Terburuk : dari bagian kaki dan kepala. Sifat-sifat wol yaitu : 1. Sangat pegas atau kenyal (elastis) sehingga wol tidak kusut 2. Mudah dibentuk dalam keadaan panas dan lembab 3. Dapat menyerap air banyak tetapi perlahan-lahan dan bila sudah basah, lama untuk kering. 29

30 4. Hangat, karena bulunya yang keriting 5. Tidak tahan ngengat dan chloor serta obat kelantang 6. Jika dibakar seperti bau rambut terbakar, ujungnya bundar dan rapuh Domba Merino 30

31 Kegunaan Textil Melapisi permukaan pemukul piano Menyerap bau dan suara dari mesin berat Yunani kuno sebagai pelindung dada dan Helm Popok wol + lanolin Total produksi 1,3 juta ton Australia : 25% produksi wol Cina : 18% Selandia baru : 11% Jenis Domba: Merino : menghasilkan jenis serat yang lebih halus Lincoln & Romney : serat kasar untuk karpet 31

32 KARAKTERISTIK WOL Sisik dan Kerutan Sisik kemudahan di sambung Kerutan ketebalan (Isolasi panas) Daya pegas (serat wol , katun 3000 sutra 2000 kali) Absorbansi Wol higroskopis Menyerap air sampai 30% 32

33 KUALITAS WOL Dipengaruhi oleh: Kehalusan serat Panjang serat Struktur Warna Kebersihan Tingkat kerusakan 33

34 PANJANG SERAT Merino 3-5 inci diameter mikron Pedaging 1,5-6 inci Kerusakan: Stress pada domba muncul titik pada pertumbuhan bulu mudah patah 34

35 PENGGOLONGAN WOL (DIAMETER) < 17,5 22,6 mikron merino < 24,5 mikron fine 24,5 31,4 mikron medium 31,5 35,4 mikron fine crossbred 35,5 mikron coarse crossbred Secara umum serat dengan diameter < 25 mikron digunakan untuk garmen 35

36 KLASIFIKASI WOL Jenis Perbedaan Woolens Worsteds Proses Benang Panjang serat yang digunakan 1-3 inci Lebih tebal, keeratan rendah, ketahanan tarik rendah Lebih dari 3 inci Benang lebih tipis Keeratan tingi Ketahana tarik tinggi Kenampakan kain Kain lebih lembut Kain lebih berat Kain lebih berserabut Ukuran lebih tipis dan ringan Kegunaan Sweater, karpet, jas wol Baju, gaun 36

37 TEKNOLOGI PROSES Pencukuran Dilakukan pada musim semi Tempat pencukuran : Shearing shed Pencukur cepat : gun shearer Pencukuran non mekanik CSIRO Protein perusak serat + penahan Pegelompokan Panjang serat Tingkat kekotoran (sisa makanan dan rumput) diameter 37

38 Pencucian Membersihkan minyak dan lemak Minyak lanolin mentah byproduct Tingkat kemurnian bulu domba dari 30%-70% Pencampuran (blending) Benang wol dapat dicampur denan serat alami / sintesis ALMERA = wol + katun Wol-polyester Wol-nylon Wol-rayon Wol-sutra 38

39 Pewarnaan Dyeing Pencelupan Stock dyeing = pewarnaan awal Yarn dyed = pewarnaan setelah dibuat benang 39

40 C. SERAT MINERAL Serat mineral, umumnya terbuat dari asbestos karena saat ini asbestos adalah satu-satunya mineral yang secara alami terdapat dalam bentuk serat. Memiliki sifat karsinogenik sehingga dilarang dari tekstil konsumen. 40

41 II. SERAT SINTETIK Serat buatan yang bahan dasarnya tidak tersedia secara langsung dari alam, salah satu bahan kain dari serat sintetis ialah Polyester. Diameter serat sintetik ditentukan menurut keperluannya. Hal ini disebabkan karena ukuran seratnya dapat diatur dengan ukuran lubang spinneret pada pemintalan serat dan besarnya peregangan sewaktu atau setelah proses pemilinan. Kehalusan serat atau benang sintetik dinyatakan dalam satuan denier. 41

42 Serat sintetik sendiri ada yang dari bahan alam disebut serat setengah buatan (half synthetics) dan dari bahan hasil pengolahan residu minyak bumi disebut serat sepenuhnya buatan (full synthetics). Pembentukan filamen dipengaruhi oleh viskosatas larutan, tegangan permukaan cairan dan waktu pengerjaan. 42

43 SERAT SINTETIS/BUATAN Organik An-organik Polimer alam Polimer buatan Alginat Kimia/bahan tambang Gelas logam silikat Sellulosa Ester Sellulosa : - Asetat (skunder) - Triasetat Sellulosa Regenerasi (Rayon) : - Kupramonium - Asetat-sellulosa disabun kan - Viskosa Protein : - Casein - Zein 43

44 1. RAYON Rayon berasal dari bahan dasar selulosa kayu atau selulosa linters pendek. Pada proses pembuatannya, dari selulosa kayu atau linters dicampur dengan bahan kimia, lalu dikembalikan menjadi selulosa dalam bentuk lois yaitu dalam bentuk benang. Bila sudah menjadi kain maka permukaan rayon ini seperti sutera tetapi lebih berkilau. 44

45 Sifat-sifat rayon sebagai berikut : 1. Sangat licin dan berkilau tajam permukaannya. 2. Kurang kuat jika dibandingkan dengan serabut selulosa. 3. Dalam keadaan basah kekuatannya berkurang sekitar 50%. 4. Tidak tahan asam, cendawan dan ngengat. 5. Lebih mudah dan banyak mengisap air. 6. Pengantar panas yang baik, jika diraba terasa dingin. 7. Kurang kenyal dan lekas kusut 8. Agak tahan setrika dan sinar matahari. 45

46 2. POLIESTER Polimer yang diperoleh dari reaksi senyawa asam dan alkohol. Sifat sifat nya : 1. Mudah penanganannya (easy care) 2. Dicuci langsung dipakai (wash and wear) 3. Tahan kusut dan awet 4. Kekuatan dan ketahanan terhadap gosokan serat poliester tinggi 46

47 5. Tahan terhadap asam maupun basa yang lemah 6. Tahan terhadap serangga, jamur dan bakteri 7. Serat poliester : memanjang seperti silinder dan penampang lintangnya bulat. 47

48 III. TEKSTIL Tekstil adalah material lembaran yang fleksibel terbuat dari benang dari hasil pemintalan serat pendek (stapel) atau serat berkesinambungan (filamen) yang kemudian ditenun, dirajut atau dengan cara penyatuan serat berbentuk lembaran menggunakan atau tanpa bahan perekat yang dipres (disebut non-woven fabrics). Dapat berasal dari serat alam dan sintetis. Ciri serat tekstil : 1. Ukuran panjang pada umumnya beberapa ratus kali lebih besar dari pada ukuran diameternya. 2. Diameter kecil. 3. Lembut dan liat. Benang : monofil dan multifilamen 48

49 Penyimpanan 2-5 tahun : Warna kapas akan makin tua dan dapat ditumbuhi jamur. Sifat Kapas : 1. Mulur : berkisar antara 4-13% dengan rata-rata 7%. 2. Afinitas besar terhadap air. 3. Serat kapas kering : kasar, rapuh dan kekuatannya rendah. 4. Moisture regain : bervariasi sesuai perubahan kelembaban relatif, pada kondisi standar antara 7-8,5%. 5. Berat jenis kapas 1,50 1,56. 49

50 50