Cara Menguji Kekuatan Tarik Serat Buatan Per Helai

Posted by Default on November 05, 2018 in Evaluasi Serat Tekstil,

Evaluasi Serat Buatan

Dalam pabrik pembuatan serat telah diadakan pengendalian mutu secara ketat bukan saja dalam hal proses pembuatannya tetapi juga mencakup sifat-sifat fisik dan kimia serat yang dihasilkan. Pengendalian sifat-sifat itu meliputi deniernya, kekuatan serat, crimp, jumlah finish, panjang staple, afinitas catnya, regain, dan sifat-sifat khusus lainnya.

Dalam pabrik tekstil, program pengendalian mutu serat terbatas, tidak seperti pada pabrik pembuat seratnya. Sifat-sifat serat yang perlu diuji terhadap serat staple meliputi regain (ini paling sering untuk serat buatan yang pembeliannya berdasarkan regain perdagangan), jumlah kandungan finish, panjang staple, afinitas cat, denier sesungguhnya dan kekuatan serat.

Karena serat buatan sudah mengalami pengecekan oada waktu pembuatan, maka tidak perlu terlalu ketat lagi seperti pada kapas, pengendalian mutu tersebut dilakukan di pabrik-pabrik tekstil. Sebagai contoh, panjang serat buatan sudah sangat rata karena pemotongan dilakukan oleh mesin dengan spesifikasi panjang tertentu. Karena itu pengujian panjang staple di pabrik tekstil sifatnya hanya mengecek saja dan karena itu programnya lebih sederhana dan lebih eknomonis dari pada program pengendalian untuk serat kapas.

Kurangnya jumlah pengujian pada serat buatan dibandingkan dengan serat-serat alam juga disebabkan karena pada serat buatan tidak terdapat kotoran atau trash dan benda-benda lain seperti pada serat alam. Sehingga analisa grade dan kandungan limbah seperti yang dilakukan dengan shirley analyzer tidak perlu dilakukan pada serat buatan. Akan tetapi ada beberapa pengujian yang dilakukan pada serat buatan dan tidak perlu pada serat alam, diantaranya adalah jumlah finish yang dilakukan pada serat.

Finish diberikan oleh pabrik untuk mengendalikan proses, karena adanya listrik statis dan pengerjaan drafting.Crimp serat juga merupakan sifat yang tidak umum diuji pada serat alam tetapi penting pada serat buatan. Tidak ada serat buatan yang mempunyai crimp alam seperti yang terdapat pada kapas. Karena itu pula crimp pada serat buatan harus dibuat pula.

Hubungan kelembapan dengan pengujian dan evaluasi tekstil

    Kondisi standard ruang pengujian

Didalam pengujian tekstil kita mengenal kondisi ruang standard yaitu kondisi di dalam ruang dimana seharusnya pengujian itu dilakukan, sehingga setiap hasil-hasil pengujian yang diperoleh selalu hasil dari satu macam kondisi ruang standard itu. Kondisi ruang standard tersebut sebagai berikut:

      RH       : 65 +/- 2 &

      Suhu    : 21 +/- 2^oC (70 +/- 2^oF)

Untuk daerah-daerah tropis disarankan oleh ISO suhu : 27 +/- 1^oC

Sebelum pengujian dilakukan, contoh-contoh bahan tekstil yang akan diuji terlebih dahulu harus diletakan di dalam ruang pengujian hingga mencapai keseimbangan lembab (moisture equilibrium). Keseimbangan dari contoh telah dicapai apabila contoh yang diletakan dalam ruangan tersebut mencapai berat yang tetap. Contoh dianggap mempunyai berat tetap apabila hasil penimbangan dua kali berturut-turut dengan jarak waktu 1 jam berbeda tidak lebih dari 0,1%.

Umumnya disepakati bahwa untuk mencapai keseimbangan lebab contoh bahan harus dari keadaan yang lebih kering [Moerdoko 1973]. Alasannya ialah bahwa kebanyakan bahan tekstil akan menyerap air lebih sedikit kalau dimulai dari keadaan kering daripada dimulai dari kering dari pada dimulai dari keadaan lebih basah. Hal ini digambarkan seperti pada kurva hysteresis berikutnya.

Kurva absorbsi menunjukan moisture regain dari bahan kalau dimulai dari keadaan kering, sedang kurva desorbsi menunjukan moisture regain dari bahan kalau dimulai dari keadaan basah.

Pada RH yang sama, katakanlah pada RH 50-60 %, ternyata moisture regain pada kurva desorpsi lebih tinggi daripada kurva absorpsi. Selanjutnya perlu diperhatikan bahwa untuk mencapai keseimbangan kelembapan (moisture equilibrium) pada bahan diperlukan waktu yang lamanya tergantung dari bentuk bahannya. Untuk kapas yang teruraiakan lebih cepat daripada benang dan kain. Tapi pada umumnya untuk kapas 2 jam dan untuk kain 4 -5 jam sudah cukup, kecuali berupa kain yang sangat padat boleh jadi memakan waktu berhari-hari baru mencapai keseimbangan lembab.

Oleh karena itu, untuk mengetahui mengenai kondisi ruang pengujian yang berkaitan dengan RH dan temperature, maka diperlukan sebuah alat untuk mengukur hal tersebut.Salah satu alat yang tersedia dan berfungsi untuk hal tersebut adalah Thermo Hygrograph. Thermo-hygrograph adalah hygrometer yang dilengkapi dengan thermometer dimana air raksanya disimpan dalam tabung. Sedangkan thermometer keringnya dilapisi dengan tembaga dan thermometer basahnya dengan timah. Tabung-tabung tersebut dipasang pada jarak tertentu dari suatu gulungan kertas grafik yang dapat berputar sekali sehari atau seminggu, dimana dua pena dapat menggambarkan perubahan-perubahan suhu dan kelembapan relatifnya.

Berikut ini adalah gambar dari alat yang dimaksud:

Thermo-Hygrograph

Dimana pada alat tersebut memiliki dua pena, salah satunya menunjukan suhu dan yang satunya menunjukan kelembapan relatif (RH).

Pena Penunjuk Suhu

Pena Penunjuk Kelembapan

Faktor-faktor yang mempengaruhi regain bahan-bahan tekstil

Relative humidity

Pengaruhnya adalah seperti tersebut diatas.

Waktu

Bahan tekstil yang ditempatkan dalam atmosfir tertentu, membutuhkan waktu untuk mencapai keseimbangan kecepatan conditioning, tergantung dari beberapa faktor seperti : bentuk dan ukuran bahan, jenis bahan, kondisi ekstern, dan lain-lain. Dengan demikian maka untuk menguji serat dibutuhkan waktu conditioning minimal 1 jam, sedangkan dalam bentuk benang dibutuhkan minimal 3 jam. (untuk serat hisgroskopis)

Suhu

Pengaruh suhu terhadap regain adalah kecil, maka praktis tidak terlalu penting. Jadi yang lebih penting adalah kelembapan. Suatu perubahan suhu sebesar 10^oC memberikan perubahan regain serat kapas hanya +/- 0,3% dan mengingat perubahan suhu pada ruangan pemintalan hanya berkisar antara 25^oC hingga 35^oC maka pengaruh suhu dapat diabaikan.

Keadaan sebelumnya

Kondisi bahan sebelum dikondisioning dapat mempengaruhi keseimbangan regain. Sebagai contoh adalah pengaruh hysteresis.

Pengaruh regain terhadap sifat-sifat serat

Dimensi serat

Absorpsi lembab mempengaruhi dimensi serat. Pengembungan atau swelling sebagian besar adalah transversal, karena molekul-molekul air masuk diantara rantai-rantai molekul yang kurang lebih paralel dan menimbulkan kekuatan kearah luar dan menyebabkan deformasi pada dimensi serat.

Sifat-sifat mekanis serat

Pengaruh umum dari molekul-molekul air di dalam serat adalah mengurangi besarnya kekuatan yang menyatukan rantai molekul, sehingga melemahkan serat. Pengecualian yang penting adalah adalah serat kapas yang makin kuat oleh air. Sifat mekanis lainnya yang dipengaruhi oleh regain adalah:

Mulur, crease recovery, flexibility, dan kemampuan setting pada proses finishing.

Sifat-sifat listrik

Pengaruh kelembapan terhadap sifat-sifat listrik sangat besar. Perbandingan tahanan pada regain rendah dan tinggi dapat berbanding ratusan ribu dan satu. Hal ini digunakan dalam pembuatan design dari alat-alat pengukur kelembapan dengan menggunakan listrik (moisture meter) dengan dasar pengukuran tahanan dari serat-serat tekstil.

Sifat-sifat listrik lainnya yang dipengaruhi oleh kelembapan dalam serat tekstil adalah karakteristik dielectric dan kemungkinan mendapat kesukaran-kesukaran listrik static. Perubahan-perubahan dalam karakteristik dielectric merupakan sumber error dalam pengukuran kerataan sliver, roving dan benang dengan menggunakan capacity type tester seperti fielden-walker yarn evenness recorder dan Uster evenness tester.

Kekuatan serat

Seperti yang telah dijelaskan diatas, bahwa absorpsi air akan mengakibatkan terjadinya deformasi pada serat tekstil. Sebagai perbandingan, serat tekstil pada umumnya akan menurun kekuatannya apabila berada dalam keadaan basah yang diakibatkan oleh molekul air yang masuk ke dalam rantai molekul dan mengikat pada gugus samping dari rantaian polimer  (antar gugus hidroksil) yang menyebabkan deformasi. Namun, pada serat kapas dengan adanya pertambahan regain, maka serat kapas akan mengalami peristiwa dekonvolusi, yaitu adalah sebuah peristiwa hilangnya sebagian atau hampir seluruhnya pilinan pada morfologi serat dan dimensi penampang yang lebih stabil, hal tersebut akan menyebabkan bertambahnya nilai kekuatan serat kapas tersebut karena gaya tarikan yang diberikan dengan maksud untuk memutuskan serat akan terdistribusi secara merata dan probabilitas kapas akan terputus adalah lebih kecil.

2.2 Pengujian Kekuatan Serat Per Helai dengan Instron

Pengujian kekuatan serat merupakan faktor yang samngat menunjang langsung kekuatan hasil produksi akhir, baik produksi itu merupakan benang maupun berupa kain.Kekuatan serat juga mempengruhi pegangan, drape, dan sifat sifat lainnya pada kain. Jika sifat sifat lainnya tetap, maka makin kuat seratnya makin kuat pula benang atau kainnya.

Ada dua cara yang diakui orang untuk mengukur kekuatan serat, yaitu :

1.      Cara berkas pita (flat bundel method)

2.      Cara pengujian per helai

Dimana yang digunakan dalam praktikum adalah cara pengujian per helai. Untuk pengujian per helai, jarak antara dua klem yang digunakan bermacam macam tergantung dari panjang serat yang akan diuji. Skalanya dari 15 mm untuk serat yang lebih pendek dari 35 mm dan 100 mm untuk serat yang panjangnya 125 mm atau lebih.

Kekuatan serat dinyatakan dengan tenacity (unit gram / denier) atau breaking length (unit km).Alat instron merupakan alat yang paling baik untuk dipakai menguji kekuatan serat per helai, dimana alat ini secara grafis mencatat karakter kekuatan dan mulur serat dalam bentuk grafik.

LANGKAH PENGUJIAN

1.    Lubangi kertas hitam dan ukur jarak pada kertas hitam kearah lebar (20 mm).

2.    Rekatkan serat pada kertas dengan lem, serat harus ditengah tengah lubang dan dilem pada garis, 1 serat untuk 1 lubang.

3.    Keringkan lem tersebut, kemudian potong potong ke arah lebar untuk masing masing serat sebanyak 5 kali.

4.    Potong kertas pada dua sisi, tetapi serat tidak ikut terpotong.

5.    Jepit kertas pada klem dua duanya, dan potong kertas pada sisi yang lainnya, hingga tinggal seratnya saja.

6.    Tekan alat untuk mengukur kekuatan dan mulur ke bawah.

7.    Tekan tombol panah keatas.

8.    Jika pena telah mencatat kekuatan dan mulurnya, segera matikan / angkat ke atas tombol pengukur kekuatan dan mulur.

9.    Tekan tombol untuk panah ke bawah.

10.  Ambil sisa kertas hitam pada kedua klem.

11.  Catat besarnya kekuatan (arah horizontal) dan besarnya mulur (arah vertikal).

12.  Jika pena grafik tidak berada pada posisi nol (sisi kiri grafik) maka switch pengatur pena, tarik ke bawah lalu dikembalikan lagi.

ALAT-ALAT & BAHAN

a.    Alat-alat

1.       Alat uji kekuatan tarik yang dilengkapi dengan :

·         Penjepit contoh uji

·         Perlengkapan untuk menarik serat sampai putus

·         Perlengkapan untuk menunjukan gaya yang diberikan serta mulur contoh uji.

2.       Alat pemegang serat (kartu untuk memasang contoh uji) yang dibuat berlubang segi empat dengan panjang lubang sama dengan jarak jepit.

3.       Penjepit serat (fiber clipers) untuk memberi tegangan awal.

4.       Instron

b.    Bahan

·      Serat Poliester