Laporan Praktikum Serat Tekstil - Uji Pembakaran dan Berat Jenis

I. Maksud dan Tujuan

Agar praktikan mampu membedakan jenis-jenis serat berdasarkan hasil pembakaran serat dan mengetahui berat jenis serat dengan menggunakan larutan yang telah diketahui berat jenisnya.

II. Teori Dasar

Pada praktikum pertama, praktikan melakukan uji pembakaran pada berbagai macam serat. Uji pembakaran serat merupakan cara yang paling mudah dilakukan karena kita dapat memperoleh hasil dengan cepat. Namun kelemahan dari cara ini, praktikan hanya dapat memperkirakan golongan serat secara umum. Cara ini pun tidak efektif untuk mengidentifikasi serat campuran secara akurat. 

Sumber api yang paling baik untuk digunakan pada praktikum ini adalah dengan menggunakan pembakar bunsen dengan bahan bakar alkohol atau spirtus. Alasan untuk tidak menggunakan kayu sebagai bahan bakar karena kayu keluarkan aroma khas kayu terbakar yang kuat, sehingga akan menyulitkan saat hendak mengidentifikasi aroma dari serat. Sedangkan pembakar bunsen berbahan bakar alkohol atau spirtus tidak mengeluarkan aroma yang kuat sehingga tidak mengganggu saat mengidentifikasi aroma serat yang terbakar. Selain itu, nyala api dengan pembakar bunsen stabil, lebih aman, dan mudah digunakan untuk pengujian ini. 

Pada uji pembakaran ini, praktikan akan mengidentifikasi warna asap, bau, sifat pembakaran, dan sisa pembakaran. Dari berbagai hasil yang didapat, praktikan dapat membedakan secara umum apakah serat tergolong serat selulosa, serat protein, serat buatan, serat asbes, atau serat gelas. 

Apabila serat terbakar cepat, meninggalkan abu berbentuk serat dan berbau seperti kertas terbakar, maka keadaan ini menunjukan serat yang diuji adalah serat selulosa. Apabila serat terbakar tanpa ada abu, berbau rambut terbakar, dan meninggalkan bulatan kecil diujungnya maka serat yang diuji adalah serat rambut atau protein. Apabila serat meleleh dan membentuk bulatan kecil diujungnya dan mengeluarkan bau asam asetat, maka serat yang diujikan kemungkinan rayon asetat. Jika yang tercium adalah bau amida dengan bulatan kecil tak beraturan dan kemudian mengeras saat dibakar menunjukan serat yang diuji adalah serat nilon. Apabila bau yang dihasilkan menyengat seperti plastik dan terbentuk bulatan kecil, maka kemungkinan serat tersebut adalah serat poliester. 

Pada praktikum berikutnya yaitu pengujian berat jenis serat. Berat jenis sendiri adalah perbandingan relatif antara massa jenis sebuah zat dengan massa jenis air murni. Berat jenis serat dapat diketahui dengan bantuan suatu zat cair yang telah diketahui berat jenisnya dimana serat dapat mengapung, tenggelam, atau pun melayang saat dimasukan dalam larutan. 

Teori yang mendasari percobaan ini adahal hukum Archimedes tentang berat jenis. Bunyi hukum Archimedes yang digunakan adalah sebagai berikut:

“Benda yang dimasukkan atau dicelupkan sebagian atau seluruhnya dalam zat cair akan mendapatkan gaya yang  arahnya ke atas dan besarnya sama dengan berat zat cair yang dipindahkan oleh benda itu”.

Gaya ke atas yang dialami oleh benda tersebut disebut dengan gaya apung. Gaya apung sama dengan berat benda di udara dikurangi dengan berat benda di dalam air.

FA = wu - wa

Ada tiga kemungkinan peristiwa yang terjadi jika sebuah benda, atau dalam percobaan ini serat, dimasukkan ke dalam zat cair. Tiga kemungkinan itu adalah sebagai berikut:

a. Mengapung

Serat dinyatakan mengapung jika serat berada tepat dibawah lapisan permukaan air atau sedikit muncul keluar dari permukaan air. Benda akan terapung jika berat  jenis seratlebih kecil dari massa jenis zat cair dan besar gaya apung (FA) sama dengan berat serat (WB).

b. Melayang

Serat dikatakan melayang jika benda berada dalam zat cair, tetapi tidak berada di dasar zat cair. Benda melayang jika berat jenis benda sama atau hampir sama dengan berat jenis zat cair dan besar gaya apung (FA) sama atau hampir sama dengan berat serat (WB).

c. Tenggelam

Serat dikatakan tenggelam jika berada di dasar zat cair. Benda tenggelam  jika berat jenis benda lebih besar dari berat jenis zat cair dan besar gaya apung (FA) lebih kecil dari berat benda (WB).

Untuk penentuan berat jenis digunakan dua macam cairan yang dapat tercampur secara sempurna atau homogen di dalam berbagai perbandingan takaran sehingga menghasilkan larutan dengan berat jenis antara 0,87 sampai 1,6. Larutan yang dapat digunakan antara lain campuran karbontetraklorida dengan berat jenis 1,6 dan xilena yang memiliki berat jenis 0,87. 

Untuk membuat larutan dengan berat jenis antara 0,87 sampai 1,6 dibuat campuran tetraklorida dan xilena dengan perbandingan sebagai berikut: 

Campuran	CCl4 (Tetraklorida)	Xilena (Xylol)	Berat Jenis
1	10	0	1,600
2	9	1	1,527
3	8	2	1,454
4	7	3	1,381
5	6	4	1,308
6	5	5	1,235
7	4	6	1,162
8	3	7	1,089
9	2	8	1,016
10	1	9	0,943
11	0	10	0,870

III. Alat dan Bahan

· Macam-macam Serat

1. Kapas

2. Rayon Viskosa

3. Rami

4. Sutera

5. Wool

6. Poliester

7. Poliakrilat

8. Poliamida/nylon

9. Poliester : kapas

10. Poliester : wool

11. Poliester : rayon

· Alat dan Bahan pada Uji Pembakaran

1. Pembakar bunsen

2. Pinset 

· Alat dan Bahan pada Uji Berat Jenis

1. Campuran larutan tetraklorida dengan xilena dengan berbagai perbandingan

2. Tabung reaksi 5 ml

3. Rak tabung reaksi

4. Pengait temabaga

IV. Cara Kerja

a. Cara Kerja Uji Pembakaran

1. Beberapa helai serat yang akan diperiksa dipuntir kira-kira sebesar batang korek api dengan panjang 4-5 cm.

2. Contoh serat didekatkan pada nyala api dari samping dengan perlahan-lahan. Perubahan yang terjadi pada serat yang didekatkan pada api diamati, apakah bahan meleleh, menggulung, atau terbakar mendadak.

3. Pada saat serat menyala, diperhatikan dimana terjadinya nyala api. Bila api segera padam ketika dijauhkan dari api maka bau dari serat yang terbakar tersebut harus segera diamati.

4. Jika api terus menyala, api dimatikan dengan cara ditiup kemudian diamati bau yang dikeluarkan serat tersebut.

5. Setelah nyala api padam diperhatikan apakah serat mengeluarkan asap atau tidak. Kemudian dilihat sisa pembakaran yang ditinggalkan serat tersebut. 

b. Cara Kerja Uji Berat Jenis

1. Tabung reaksi dibersihkan kemudian dikeringkan. 

2. Nomori pada setiap tabung reaksi untuk mempermudah dalam membedakan larutan yang ada pada isi tabung.

3. Masing-masing tabung reaksi yang telah dibersihkan diisi dengan larutan campuran xilena dan tetraklorida yang telah diketahui berat jenisnya. 

4. Serat yang akan diuji berat jenisnya diambil 2-3 lembar kemudian dibentuk bulatan kecil sebanyak 11 buah untuk setiap jenis serat.

5. Bulatan kecil serat dimasukkan satu persatu ke dalam tabung reaksi yang berisi larutan yang telah diketahui berat jenisnya berurutan dari berat jenis terbesar ke larutan dengan berat jenis yang makin kecil.

6. Serat yang mempunyai berat jenis yang lebih kecil dari larutan akan terapung.

7. Serat yang mempunyai berat jenis yang lebih besar dari larutan akan tenggelam.

8. Serat yang mempunyai berat jenis sama dengan berat jenis larutan akan melayang di tengah-tengah.

V. Data Percobaa

Data percobaan terlampir

VI. Diskusi

Saat uji pembakaran, ada beberapa hal yang menarik dapat diamati. Pertama dari pengamatan warna asap. Hampir semua serat mengeluarkan asap putih saat api dipadamkan dari serat. Namun pada serat poliester, poliakrilat, dan poliester rayon berwarna hitam. Hal membuat saya menyimpulkan bahwa asap yang dihasil oleh poliester dan poliakrilat berwarna hitam. Pada serat campuran poliester, hanya campuran poliester rayon yang mengeluarkan asap berwarna hitam, sedangnya pada pembakaran serat campuran poliester kapas dan poliester wool mengeluargakan asap putih. Ada kemungkinan pada serat poliester rayon tersebut kandungan poliester lebih dominan ketimbang rayon. Sedangkan pada serat poliester kapas kandungan kapas lebih dominan dan pada serat poliester wool kandungan wool-nya lebih banyak dari poliester, sehingga warna asap cenderung mengikuti warna asap kapas dan wool yang berwarna putih. Hal lainnya yang menarik adalah warna asap yang dihasilkan dari pembakaran poliamida atau nilon adalah putih. Padahal nilon merupakan serat buatan yang bukan merupakan kondensasi dari selulosa seperti hal-nya rayon. 

Dari pengamatan bau, serat-serat selulosa seperti kapas, rayon viskosa, dan rami mengeluarkan bau khas kertas terbakar. Pada serat-serat protein seperti wool dan sutera mengeluarkan aroma rambut terbakar. Jika dibandingkan, aroma wool saat terbakar lebih kuat dari sutera karena menurut literatur, wool memiliki kandungan sulfur atau belerang yang membuat aromanya lebih kuat setelah terbakar ketimbang sutera. Pada pembakaran serat buatan yang polimernya terdiri dari gugus  hidrokarbon yang disubtitusikan dengan unsur tertentu seperti poliester, nilon/poliamida, poliakrilat mengeluarkan aroma kimiawi seperti plastik terbakar setelah dibakar. 

Pada pembakaran serat campuran, aroma yang tercium pun bercampur. Dari mengamatan aroma yang dikeluarkan serat, memperkuat dugaan dominasi kandungan material pada serat campuran. Pada serat poliester rayon, aroma kimiawi seperti plastik terbakar lebih dominan tercium ketimbang aroma kertas terbakar. Pada poliester kapas, aroma kertas terbakar lumayan dominan tercium dibanding aroma plastik terbakar. Kemudian pada pembakaran poliester wool, aroma rambut terbakar tercium lebih kuat ketimbang aroma plastik terbakar. 

Kemudian jika ditinjau dari sifat pembakaran dan sisa pembakaran. Serat kapas, rayon viskosa, dan rami yang tergolong dalam serat selulosa cenderung meneruskan pembakaran. Sifat serat ini membuat pabrik pembuatan tekstil dengan serat selulosa harus waspada dengan percikan api pada mesin. Karena jika serat selulosa yang terbakar akan membesar dan dapat menyebabkan kebakaran besar. Itulah alasan pada mesin-mesin pengolahan serat selulosa, selalu disediakan magnet yang berguna untuk menarik logam-logam yang terbawa kedalam mesin yang berkemungkinan menimbulkan percikan api jika bergesekan dengan mesin. 

Sisa pembakaran dari seluruh serat selulosa yang diujikan berubah menjadi abu halus. Hal ini menunjukan adanya reaksi oksidasi pada serat ketika dipanaskan atau dibakar. Dengan sifat ini menunjukan bahwa kita tidak bisa melakukan pemintalan leleh pada serat selulosa. Jenis pemintalan serat buatan berbahan dasar selulosa biasanya menggunakan cara pemintalan basah seperti pada pembuatan serat rayon viskosa dan rayon kupramonium.

Pada pembakaran serat protein yaitu wool dan sutera, serat tidak meneruskan pembakaran setelah dijauhkan dari sumber api. Sisa pembakaran yang dihasilkan berupa arang yang remuk saat dipegang.  

Pada serat-serat buatan (selain selulosa dan protein) seperti poliester, poliakrilat, dan nilon, serat meleleh saat dibakar dan mengeras setelah dijauhkan dari api dan dibiarkan sejenak. Sifat ini menunjukan bahwa serat dapat dibuat dengan cara pemintalan leleh. Namun harus dicatat syarat dari pemintalan leleh adalah temperatur dekomposisi serat harus jauh lebih tinggi dari suhu titik leleh serat. Seperti terlihat pada serat poliester yang saat dibakar hanya meleleh namun sedikit yang berubah menjadi kehitaman (dekomposisi). Nilon terlihat menghitam saat dibakar, namun berdasarkan literatur serat nilon dapat dibuat dengan cara pemintalan leleh. Sedangkan serat poliakrilat biasanya dibuat dengan pemintalan basah atau kering. Karena meskipun serat meleleh saat dibakar, namun pada saat yang berdekatan serat berubah warna menjadi kecoklatan, sehingga sera poliakrilat kurang cocok dengan metode pemintalan leleh.

Pada serat campuran, sifat pembakarannya adalah gabungan dari sifat pembakaran dari serat penyusunnya. Seperti poliester kapas dan poliester rayon yang cenderung meneruskan pembakaran. Abu yang dihasilkan berupa abu remuk, gabungan dari abu halus yang dihasilkan serat selulosa dan abu keras yang dihasilkan poliester. Kemudian pada pembakaran serat poliester wool, serat tidak meneruskan pembakaran seperti hal-nya wol. Sisa pembakarannya pun cenderung menyerupai wool yang berupa abu remuk yang sedikit keras karena kandungan poliester. 

Selanjutnya akan dibahas dari hasil pengamatan berat jenis serat. Hampir tidak ada serat yang tepat melayang pada larutan tertentu. Sebagian besar mengapung pada suatu larutan kemudian tenggelam pada larutan berikutnya. 

Pada percobaan kali ini, serat kapas, rayon viskosa, rami, wool, dan poliester kapas mengapung pada larutan 1 sampai 3 namun tenggelam pada larutan 4 sampai 11. Alternatif yang dilakukan untuk menentukan berat jenis serat-serat tersebut adalah dengan merata-ratakan berat jenis larutan pada trasisi dari serat yang tengggelam dengan yang mengapung. Seperti pada hasil ini, kita merata-ratakan berat jenis larutan 3 dan 4. Maka dari perhitungan ini diperoleh angka 1,4175.

Hasil ini tidak terlalu akurat karena menurut literatur, serat kapas memiliki berat jenis 1,5 sampai 1,56. Jika sesuai dengan literatur, seharusnya serat kapas hanya mengapung pada larutan 1 dengan berat jenis 1,6 dan tenggelam pada larutan 2 (1,527) sampai 11. 

Rayon viskosa pun seharusnya tenggelam pada larutan 3 dan melayang pada larutan 2 karena berdasarkan literatur, rayon viskosa memiliki berat jenis 1,52. 

Serat wol pun seharusnya mengapung pada larutan 4 dan melayang pada larutan 5 (1,308) karena berdasarkan literatur wool memiliki berat jenis 1,304.  

Berat jenis sutera dari hasil pengujian sudah hampir mendekati sama dengan literatur dimana pada pengujian serat sutera melayang pada larutan 5 (1,308) dan berdasarkan literatur berat jenis sutera (yang sudah dihilangkan serisinnya) adalah 1,25. Jika mengikuti literatur, seharusnya serat tenggelam pada larutan 5 dan melayang sedikit tenggelam pada larutan 6 (1,235).

Pada serat poliester dan poliester wool serat mengapung pada larutan 1 sampai 5 dan tenggelam pada larutan 6-11. Dari rata-rata berat jenis larutan 5 dan 6 diperoleh angka 1,2715. Hasil ini pun agak berbeda dengan literatur karena menurut literatur berat jenis dari poliester adalah 1,38. Seharusnya serat poliester melayang pada larutan 4. 

Berat jenis poliakrilat yang didapat dari hasil uji yaitu 1,1985 nyaris mendekati sama dengan literatur dimana berat jenis poliakrilat adalah 1,17 dan 1,18 pada jenis-jenis tertentu. 

Berat jenis poliamida/nilon yang diperoleh dari pengujian pun nyaris sama dengan yang tercantum di literatur. Serat nilon mengapung sedikit melayang pada larutan 7 dan tenggelam pada larutan 8. Hasil rata-rata kedua larutan itu adalah 1,1255 dan pada literatur tercantum bahwa berat jenis nilon adalah 1,14. 

Sedangkan poliester kapas berdasarkan pengujian memiliki berat jenis 1,3445 dengan merata-ratakan berat jenis larutan 4 dan 5.

Ada beberapa faktor yang mungkin menjadi menjadi penyebab kesalahan penentuan berat jenis. Salah satunya pada saat menguji serat poliester yang sulit untuk dibentuk menjadi bulatan-bulatan yang kokoh, sehingga sering kali menyangkut pada tabung reaksi sehingga gaya berat serat dan gaya apung tertahan oleh gaya tarik serat dengan tabung reaksi. 

Selain itu ada satu serat yang justru tenggelam pada larutan 1 tapi justru mengapung pada larutan 2 dan 3. Hal itu jelas tidak wajar karena jika pada larutan yang berat jenisnya lebih rendah dari larutan 1 saja serat tersebut mengapung, seharusnya pada larutan dengan berat jenis lebih tinggi serat tersebut mengapung juga. Ada kemungkinan ada kotoran yang tidak sengaja terbawa pada serat. Kotoran ini pula yang kemungkinan membuat berat jenis serat yang hasilnya berbeda dengan literatur semakin meningkat.  

Daftar Pustaka

http://id.wikipedia.org/wiki/Berat_jenis

http://sukasains.com/materi/terapung-melayang-dan-tenggelam/

https://www.google.co.id/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAMQjxw&url=http%3A%2F%2Fpengetahuan-olandsky.blogspot.com%2F2013%2F04%2Fhukum-archimedes-dan-penerapannya.html&ei=9fQ5VbmsLIb28QX13oHwAg&bvm=bv.91665533,d.dGc&psig=AFQjCNHyyIf2P8M2z3VHTI61pl4bNC6w7A&ust=1429948011713061

Pedoman Praktikum Identifikasi Serat Tekstil. Bandung: Politeknik STTT Bandung

Seoprijono, P., Poerwanti, Widayat, & Jumaeri. (1974). Serat-serat Tekstil. Bandung: Institut Teknologi Tekstil.