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.
1.
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.
2.
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
|
3.
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.
4.
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.
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.
5. 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.
terimakasih
BalasHapus