Oleh : Arifin_pararaja

 

Serat kapas merupakan serat alam yang banyak dipakai dalam pembuatan pakaian. Karena sifatnya yang nyaman dipakai maka serat kapas menjadi komoditi yang bernilai ekonomis untuk industri pertekstilan. Artikel ini akan memberikan kita pengetahuan tentang seluk beluk kapas.

 

Pertumbuhan Serat

Serat kapas tumbuh menutupi seluruh permukaan biji kapas. Dalam tiap-tiap buah terdapat 20 biji kapas atau lebih. Serat mulai tumbuh pada saat tanaman berbunga dan merupakan pemanjangan sebuah sel tunggal dari epidermis atau selaput luar biji. Sel membesar sampai diameter maksimum dan kemudian sel yang berbentuk silinder tersebut tumbuh yang mencapai panjang maksimum. Pada saat itu serat merupakan sel yang sangat panjang dengan dinding tipis yang menutup protoplesma dan inti. Pada saat yang sama dengan tumbuhnya serat, tumbuh juga serat-serat yang sangat pendek dan kasar yang disebut linter. Lima belas sampai delapan belas hari berikutnya mulai masa pendewasaan serat, dimana dinding sel makin tebal dengan terbentuknya lapisan-lapisan selulosa dibagian dalam dinding yang asli.

Dinding yang asli disebut dinding primer dan dinding yang menebal pada waktu pendewasaan disebut dinding sekunder. Pertumbuhan dinding sekunder tersebut berlangsung terus sampai hari ke 45 sampai hari ke 75 atau satu dua hari sebelum buah terbuka.

Pada waktu serat dewasa, agar sel serat tetap bertahan dalam lapisan epidermis. Serat selama pertumbuhan berbentuk silinder dan diameternya kurang lebih sama di bagian tengah serat, agak membesar dibagian dasar dan mengecil kearah ujungnya. Ketika buah kapas terbuka uap air yang ada di dalam menguap, sehingga serat tidak berbentuk silinder lagi.

Dalam proses pengeringan ini dinding serat mengerut, lumennya menjadi lebih kecil dan lebih pipih dan terbentuk puntiran pada serat yang disebut konvolusi.

Arah puntiran baik arah S maupun arah Z dapat terjadi dalam satu serat. Jumlah putiran berkisan antara 50 sampai 100 per inci bergantung pada jenis, kondisi pertumbuhan dan pengeringan.

 

Morfologi

Memanjang

Bentuk memanjang serat kapas, pipih seperti pita yang terpuntir, ke arah panjang, serat dibagi menjadi tiga bagian ialah :

Dasar

Berbentuk kerucut pendek yang selama pertumbuhan serat tetap tertanam diantara sel-sel epidermis.

Dalam proses Pemisahan serat dari bijinya (ginning), pada umumnya dasar serat ini putus, sehingga jarang sekali ditemukan pada serat kapas yang diperdagangkan.

Badan

Merupakan bagian utama serat kapas, kira-kira  sampai  panjang serat. Bagian ini mempunyai diameter yang sama, dinding yang tebal dan lumen yang sempit.

Ujung

Ujung serat merupakan bagian yang lurus dan mulai mengecil dan pada umumnya kurang dari 1/4 bagian panjang serat.

Bagian ini mempunyai sedikit konvolusi dan tidak mempunyai lumen. Diameter bagian ini lebih kecil dari diameter badan dan berakhir dengan ujung yang runcing.

Melintang

Bentuk penumpang serat kapas sangat bervariasi dari pipih sampai bulat tetapi pada umumnya berbentuk seperti ginjal. Serat kapas dewasa, penumpang lintangnya terdiri dari 6 bagian :

v      Kutikula

Merupakan lapisan terluar yang mengandung lilin, pectin dan protein. Lapisan ini merupakan penutup halus yang tahan air, dan melindungi bagian dalam serat.

v      Dinding Primer

Merupakan dinding sel tipis yang asli, terutama terdiri dari selulosa, tetap juga mengandung pectin, protein dan zat-zat yang mengandung lilin. Dinding ini tertutup oleh zat-zat yang menyusun kutikula. Tebal dinding primer kurang dari 0,5 m. Selulosa dalam dinding primer berbentuk benang-benang yang sangat halus atau ribril. Fibril tersebut tidak terususn sejajar panjang serat tetapi membentuk spiral dengan sudut 650 – 700 mengelilingi sumbu serat.

Spiral tersebut mengelilingi serat dengan arah S maupun Z dan ada juga yang tersusun hampir tegak lurus pada sumbu serat.

v      Lapisan Antara

Merupakan lapisan pertama dari dinding sekunder dan struktur nya sedikit berbeda dengan dinding sekunder maupun dinding primer. 

v      Dinding Sekunder

Merupakan lapisan-lapisan selulosa, yang merupakan bagian utama serat kapas. Dinding sekunder juga merupakan lapisan fibril fibril yang membentuk spiral dengan sudut 200 sampai 300 mengelilingi sumbu serat. Tidak seperti spiral fibril pada dinding primer, spiral fibril pada dinding sekunder arah putaran nya berubah-ubah pada interval yang random sepanjakng serat.

v      Dinding Lumen

Dinding lumen lebih tahan terhadap pereaksi-pereaksi tertentu dibandingkan dengan dinding sekunder.

v      Lumen

Merupakan ruangan kosong didalam serat. Bentuk dan ukurannya bervariasi dari serat ke serat yang lain maupun sepanjang satu serat. Lumen berisi zat-zat padat yang merupakan sisa-sisa protoplasma yang sudah kering, yang komposisinya sebagian besar terdiri dari nitrogen.

 

Dimensi Serat

Panjang

Dimensi serat kapas yang terpenting adalah panjangnya, perbandingan panjang dengan lebar serat kapas pada umuknya bervariasi pada 5000 : 1 sampai 1000 : 1.

Kapas yang lebih panjang cenderung mempunyai diameter lebih halus, lebih lembut dan mempunyai konvolusi yang lebih banyak.

Gambar pandangan membujur dan penumpang melintang serat kapas.

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar penampang serat kapas

Pandangan Membujur Dan Pandangan Melintang Serat Kapas

Panjang serat kapas merupakan karakteristik suatu jenis tanaman kapas tertentu meskipun demikian apabila kondisi pertumbuhannya berbeda, jenis tanaman yang sama akan menghasilkan panjang serat yang berbeda.

 

Diameter

Untuk jenis kapas tertentu diameter asli dari serat kapas yang masih hidup relatif konstan, tetapi tabel dinding sel sanat bervariasi dan hal ini menimbulkan variasi yang besar baik dalam ukuran maupun bentuk karakteristik penumpang lintang serat-serat kapas dalam perdagangan.

Dimensi serat-serat kapas tercantum pada tabel 6 dibawah ini : 

DIMENSI SERAT-SERAT KAPAS

Serat Kapas

Panjang (mm)

Diameter (m) rata-rat

Rata-rata

Maksimum

 

India

Amerika

Mesin

Sea Island

 

 

12 – 20

16 – 30

20 – 32

28 – 36

 

20 – 36

24 – 48

36 – 52

50 – 64

 

14,5 – 22

13,5 – 17

12 – 14,5

11,5 – 13

 

Kedewasaan Serat

Kedewasaan serat kapas dapat dilihat dari tebal tipisnya dinding sel. Sel makin dewasa, dinding sel makin tebal.

Untuk menyatakan kedewasaan serat dapat dipergunakan perbandingan antara tebal dinding dengan diameter serat. Serat dianggap dewasa apabila tebal dinding lebih besar dari lumenya.

Pada satu biji kapas terdapat banyak sekali serat, yang saat tumbuhnya tidak bersamaan sehingga menghasilkan tebal dinding yang tidak sama. Seperlima dari jumlah serat kapas normal adalah serat serat yang belum dewasa. Serat-serat yang belum dewasa adalah yang pertumbuhannya terhenti karena sesuatu sebab, misalnya kondisi pertumbuhan yang jelek, letak buah pada tanaman kapas, dimana buah yang paling atas tumbuh paling akhir, kerusakan karena serangga dan udara dingin, buah yang tidak dapat membuka dan lain-lain. Serat yang belum dewasa kekuatannya rendah apabila jumlahnya terlalu banyak, dalam pengolahan akan menimbulkan jumlah limbah yang besar.

Kapas yang belum dewasa dalam jumlah besar, dalam pengolahan juga akan menimbulkan terjadinya nep, yaitu sejumlah serat kapas yang kuat menjadi satu membentuk bulatan-bulatan kecil yang tidak dapat diuraikan lagi dalam proses pengolahan berikutnya.

Adanya nep menghasilkan benang yang tidak rata dan terjadinya bintik-bintik berwarna muda pada bahan yang telah dicelup.

 

Sifat Fisika

Warna

Warna kapas tidak betul-betul putihi, biasanya sedikit cream, beberapa jenis kapas yang seratnya panjang seperti kapas mesir dan rima, warnanya lebih cream dari pada kapas Upland dan Sea Island. Pigmen yang menimbulkan warna pada kapas belum diketahui dengan pasti. Warna kapas akan main tua setelah penyimpanan selama 2 – 5 tahun. Ada pula kapas-kapas yang berwarna lebih tua, dengan warna-warna dari Caramel, bhakti, sampai beige.

Karena pengaruh cuaca yang lama, debu dan kotoran, akan menyebabkan warna menjadi keabu-abuah. Tumbuhnya jamur pada kapas sebelum pemetikan menyebabkan warna putih kebiru-biruan yang tidak bisa dihilamngkan dalam pemutihan.

Kekuatan

Kekuatan serat kapas terutama dipengaruh oleh kadar selulosa dalam serat, panjang rantai dan orientasinya. Kekuatan serat kapas per bundel rata-rata adalah 96.700 pound per inci2 dengan minimum 70.000 dan maksimum 116.000 pound per inci2. Kekuatan serat bukan kapas pada umumnya menurut pada keadaan basah, tetapi sebaliknya kekuatan serat kapas dalam keadaan basah makin tinggi.

Hal ini dapat dijelaskan bahwa apabila gaya diberikan pada serat kapas kering, distribusi tegangan dalam serat tidak merata karena bentuk serat kapas yang terpuntir dan tak teratur. Dalam keadaan basah serat menggelumbung berbentuk silinder, diikuti dengan kenaikan derajat orientasi, sehingga distribusi tegangan lebih merata dan kekuatan seratnya naik.

Mulur

Mulur saat putus serat kapas termasuk tinggi diantaranya serat-serat selulosa alam, kira-kira dua kali mulur rami.

Diantara serat-serat alam hanya sutera dan wol yang mempunyai mulur lebih tinggi dari kapas. Mulur serat kapas berkisar antara 4 – 13 % bergantung pada jenisnya dengan mulur rata-rata 7 %.

Keliatan (toughnese)

Keliatan adalah ukuran yang menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menerima kerja, dan merupakan sifat yang penitng untuk serat-serat selulosa alam, keliatan serat kapas relatif tinggi tetapi dibanding dengan serat-serat selulosa yang diregenerasi, sutera dan wol keliatannya rendah tinggi.  

Kekakuan (stiffness)

Kekakuan dapat didefinisikan sebagai daya tahan terdapat perubahan bentuk, dan untuk tekstil biasanya dinyatakan sebagai perbandingan antara kekuataan saat putus dengan mulur seat putus. Kekuatan dipengaruhi oleh berat molekul, kekuatan rantai selulosa, derajat kristalinitas dan terutama derajat orientasi rantai selulosa.

Moisture regain

Serat kapas mempunyai afinitas yang besar terhadap air, dan air mempunyai pengaruh yang nyata pada sifat-sifat serat. Serat kapas yang sangat kering bersifat kasar, rapuh dan kekuatannya rendah. Moisture regain serat bervariasi dengan perubahan kelembaban relatif atmosfir sekelilingnya. Moisture  regain serat kapas pada kondisi standar berkisar antara 7 – 8,5 %.

Berat jenis (Density)

Berat jenis serat kapas 1,50 sampai 1,56

Indeks bias

Indeks bias serat kapas sejajar sumbu serat 1,58 indeks bias melintang sumbu serat 1,53

Komposisi

Selulosa

Analisa serat kapas menunjukkan bahwa serat terutama tersusun atas selulosa. Selulosa merupakan polimer lindear yang tersusun dari kondensasi molekul-molekul glukosa yang dihubung-hubungkan pada posisi 1 dan 4.

 

 

 

 

 

Derajat polimerisasi selulosa pada kapas kira-kira 10.000 dengan berat molekul kira-kira 1.580.000. Dari rumus tersebut terlihat bahwa selulosa mengandung tiga buah gugusan hidroksil satu primer dan dua sekunder pada tiap-tiap unit glukosa.

Dinding sekunder terdiri dari selulosa murni. Zat-zat lain terdapat pada dinding primer dan sisa-sisa protoplasma didalam lumen. Dinding primer juga mengandung banyak selulosa.

Lilin, pektat-pektat, abu dan sebagian dari zat-zat yang mengandung nitrogen terkandung di dalam dinding tipis tersebut. Pigmen, sisa protein, sisa abu, gula, asam-asam organic dan sebagainya terdapat di dalam lumen.

Lilin tersebut tersebar diseluruh dinding primer sedemikian sehingga serat tahan terhadap pembasahan. Komposisi kimia serat kapas tercantum pada tabel 7 dibawah ini.

KOMPOSISI KIMIA SERAT KAPAS

Konstitusi

% Terhadap berat kering #

 

Selulosa

Protein (% N x 6,25)

Pektat

Lilin

Abu

Pigmen dan zat-zat lain

 

 

94

1,3

1,2

0,6

1,2

1,7

 

 

* Moisture regain serat 8 %

Sumber : American Cotton Handbook Vol. 1. Halaman 60.

Pektat

Diantara zat-zat bukan selulosa yang menyusun serat, pectin merupakan zat yang penting. Berdasarkan analisa, jumlah pectin di perkirakan sekitar 0,6 – 1,2 %. Pektin adalah karbohidrat dengan berat molekul tinggi dan struktur rantainya seperti selulosa. Terdalam garam-garam kalsium an besi yang tidak larut. Selulosa pecah kedalam glukosa, tetapi pectin terurai menjadi galaktosa, pentosa, asam poligalakturonat dan metal alkohol.

 

 

 

 

 

 

Pektin yang larut dalam air

Hampir semua pectin dapat dihilangkan dalam pemesakan kapas dengan larutan natrium hidroksida. Proses penghilangan pectin tidak banyak mempengaruhi kekuatan maupun kerusakan serat kapas.

Zat-zat yang mengandung protein

Diperkirakan bahwa zat-zat protein dalam kapas adalah sisa sisa protoplasma yang tertinggal didalam lumen setelah selnya mati ketika buahnya membuka. Kadar nitrogen di dalam serat kapas kira-kira 0,3 % dan apabila dirubah menjadi protein dengan faktor 6,25 akan memberikan kadar protein 1,875 %.

Pemasakan kapas mengurangi kadar nitrogen menjadi kira-kira 1/10 kadar aslinya. Komposisi maupun sifat-sifat protein dan senyawa-senyawa nitroghen yang lain di dalam serat kapas tidak banyak diketahui. Kemungkinan, sebagian dari nitrogen di dalam serat merupakan zat-zat bukan protein.

Lilin

Zat-zat yang diekstrasi dari kapas mempergunakan kholoroform, karbon tetrakhlorida atau pelarut-pelarut organic yang lain biasanya dinyatakan sebagai lilin. Lilin merupakan lapisan pelindung yang tahan air pada serat-serat kapas mentah.

Lilin mempermudah proses permintaan karena bertindak sebagai pelumas. Tetapi adanya lilin akan rendah. Hal ini ditunjukkan oleh benang yang telah diekstrasi dengan benzene atau pelarut-pelarut lilin yang lain, kekuatannya naik sampai 25%. Kadar lilin punyai gambar pembiasan sinar X sama dengan lilin carnauba dan meleleh pada kira-kira 760C. Lilin seluruhnya terletak pada dinding primer. Apakah lilin tersebut melapisi dinding primer sebelah luar secara mekanik, atau terdapat ikatan kimia dengan pectin, selulosa atau protein pada dinding primer, tidak diketahui.

Abu

Kapas yang dianalisa setelah proses ginning, mempunyai kadar abu kira-kira 2 – 3 %. Kemungkinan karena adanya bagian-bagian daun, kulit buah, dan kotoran-kotoran yang menempel pada serat. Serat kapan mentah yang telah dibersihkan mempunyai kadar abu 1,2 % dari berat keringnya.

Analisa menunjukkan bahwa abu terutama terdiri dari magnesium, kalsium atau kalium karbonat, fosfat, sulfat atau khlorida, dan garam-garam  karbonat merupakan bagian yang terbesar.

Karbonat-karbonat tersebut merupakan sisa logam yang terdapat sebagai garam-garam dari asam pektat dan asam-asam organic seperti meleat dan sitrat. Zat-zat lain yang ada mungkin hanyalah kotoran-kotoran yang menempel secara mekanik.

Pemasakan dan pemutihan mengurangi kadar abu kapas menjadi kurang dari 0.1 %. Abu serat kapas bersifat sakngat alkalis.

 

Sifat-sifat Kimia

Oleh karena kapas sebagian besar tersusun atas selulosa maka sifat-sifat kmia kapas adalah sifat-sifat kimia selulosa.

Serat kapas pada umumnya tahan terhadap kondisi penyimpanan, pengolahan, dan pemakaian yang normal, tetapi beberapa zat pengoksidasi atau penghidrolisa menyebabkan kerusakan dengan akibat penurunan kekuatan. Kerusakan karena oksidasi dengan terbentuknya oksi selulosa biasanya terjadi dalam proses pemutihan yang berlebihan, penyinaran dalam keadaan lembab, atau pemanasan yang lama dalam suhu diatas 1400C.

Asam-asam menyebabkan hidrolisa ikatan-ikatan glukosa, dalam rental selulosa membentuk hidroselulosa. Asam kuat dalam larutan menyebabkan degradasi yang cepat, sedangkan larutan yang encer apabila dibiarkan mongering pada serat akan menyebabkan penurunan kekuatan. Alkali mempunyai sedikit pengaruh pada kapas, kecuali larutan alkali kuat dengan konsentrasi yang tinggi menyebabkan penggelembungan yang besar pada serat, seperti dalam proses mempercerisasi. Dalam proses ini kapas dikerjakan di dalam larutan natrium hidroksida dengan konsentrasi lebih besar dari 18%.

Dalam kondisi ini dinding primer menahan penggelumbungan serat kapas keluar, sehingga lumenya sebagian tertutup. Irisan lintang menjadi lebih bulat, puntirannya berkurang dan serat menjadi lebih berkilau. Hal ini merupakan alasan uitama mengapa dilakukan proses mencerisasi. Disamping itu serat kapas menjadi lebih kuat dan afinitas terhadap zat warna lebih besar.

Pelarut-pelarut yang biasa dipergunakan untuk kapas adalah kupramonium hidroksida dan kuprietilena diamina. Viskositas larutan kapas dalam pelarut-pelarut ini merupakan faktor yang baik untuk memperkirakan kerusakan serat. Kapas mudah diserang oleh jamur dan bakteri, terutama pada keadaan lembab dan pada suhu yang hangat.

Akhir-akhir ini banyak dilakukan modifikasi secara ilmiah mempergunakan zat-zat kimia tertentu untuk memperbaiki sifat-sifat kapas, misalnya stabilitas dimensi, tahan kusut, tahan air, tahan api, tahan jamur, tahan kotoran dan sebagainya.

 

Diolah dari berbagai sumber.

About these ads