© Kimia ITS – HKI Jatim 57
INDONESIA
Proses Esterifikasi Pada Kain Kapas Dengan Turunan Karboksilat
Untuk Menaikkan Ketahanan Kusut Kapas
*)Saadijah Achmad**1), Cinthya L. Radiman1), Bambang Ariwahjoedi1) dan Noerati1,2)
1) Departemen Kimia Institut Teknologi Bandung, Jl. Ganesha 10 Bandung 40132 2) Sekolah Tinggi Teknologi Tekstil Bandung
ABSTRAK
Kapas saat ini masih merupakan salah satu serat tekstil yang terpenting karena kenyamanan dipakainya. Salah satu kelemahan serat kapas adalah elastisitasnya yang relatif jelek sehingga kapas mempunyai ketahanan kusut yang kurang. Berbagai upaya telah dilakukan untuk mengatasi ketahanan kusut antara lain melakukan proses penyempurnaan resin anti kusut. Esterifikasi kain kapas adalah salah satu proses untuk menghasilkan kain dengan ketahanan kusut yang tinggi. Esterifikasi dilakukan dengan mengerjakan kain kapas dengan turunan karboksilat dengan katalis natrium dihidrogen fospat. Hasil pengujian ketahanan kusut kain menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi asam semakin tinggi ketahanan kusut kain. Pengujian gugus ester dengan spektrofotometer infra merah menunjukkan adanya ikatan silang yang terbentuk setelah pengerjaan kapas dengan turunan karboksilat.
Kata kunci: ketahanan kusut ,esterifikasi ABSTRACT
Recently Cotton is still one of the most important textile fibres due to its comfortable. The flaw of Cotton its poor elasticity since wrinkle recovery is low. Several processes were done to improve wrinkle recovery and elasticity of Cotton by resin finishing process. Esterification of Cotton is one of the processes to produce fabric with high wrinkle resistance. Esterification was carried out Cotton fabric with carboxylic derivatives and sodiumdihydrogen phosphat as catalyst. The result of Crease recovery tester indicated that increasingly concentration of acid, the crease recovery increase. Characterisation ester in Cotton with FT Infra Red Spectrophotometer indicated cross linkages occurs after process.
Key word: wrinkle recovery, Esterification PENDAHULUAN
Sandang adalah salah satu kebutuhan pokok manusia menggunakan serat buatan yang relatif murah,akan tetapi kelemahan bahan tekstil ini adalah ketidaknyamanan untuk dipakai disebabkan kandungan kelembaban (Moisture content) yang rendah (Ghosh, 2004). Oleh
karena itu penggunaan serat alam terutama kapas sebagai bahan sandang masih merupakan kebutuhan yang cukup banyak karena kandungan kelembaban yang tinggi sehingga nyaman dipakai, tetapi kelemahan bahan tekstil dari kapas ini mudah kusut .
Ketahanan kusut pada bahan tekstil adalah suatu sifat dari kain yang berhubungan dengan kemampuan kembali dari deformasi lipatan yang terjadi selama pemakaian. Kemampuan kembali ini ada yang langsung terjadi, yang berarti bahan tersebut tahan terhadap deformasi yang terjadi, atau ada yang lambat sehingga timbul lipatan yang dikatakan kusut (Morton 1995).
Peningkatan sifat anti kusut dapat dilakukan dengan dua cara, yang pertama dengan menghilangkan ikatan hidrogen intra dan antar molekul . Hal ini dapat dilakukan dengan menyisipkan suatu senyawa menggantikan gugus hidroksil dengan senyawa lain yang lebih bulky (Walace,2003). Dengan menambahkan atau menyisipkan suatu senyawa, susunan antar rantai selulosa menjadi tidak terlalu rigid sehingga ketika ada tekukan terjadi deformasi elastis, oleh karena itu molekul mudah untuk kembali ke posisi semula(Morton, 1995). Hal ini dapat dianalogikan pada proses asetilasi gugus OH yang
* Makalah ini disajikan pada Seminar Nasional Kimia
VIII, di Surabaya 8 Agustus 2006
** Corresponding author Phone : -; Fax : -;
58 © Kimia ITS – HKI Jatim HO O O OH HO O O OH
menghasilkan kain rayon asetat dengan ketahanan kusut yang lebih baik dari rayon atau kapas (Racz dan Borsa, 1998).
Cara lain untuk mengatasi kekusutan adalah dengan membentuk ikatan silang antar rantai berupa ikatan kimia(Lickfield dkk,2000: Voncina,2002). Saat terjadi deformasi tekukan ikatan silang tidak putus sehingga ketika gaya dilepas susunan rantai kembali ke posisi semula. Prinsip penyempurnaan anti kusut pada kain kapas cara kedua ini adalah dengan pembentukan ikatan silang antara molekul selulosa dengan suatu senyawa yang mempunyai minimal dua buah gugus fungsi(Hashem dan Hauser, 2003: Kuang, 2004) Masing-masing gugus fungsi akan berikatan dengan gugus hidroksil pada selulosa sehingga akan terjadi ikatan silang antar rantai selulosa. Turunan karboksilat yang digunakan pada penelitian ini adalam asam suksinat, asam glutarat dan asam sitrat yang struktur molekulnya digambarkan pada gambar 1.
Asam karboksilat tersebut dapat berikatan silang dengan selulosa melalui reaksi esterifikasi seperti yang disajikan pada gambar 2. Penambahan katalis dari garam fospat dapat mempercepat reaksi esterifikasi dan menaikkan rendemen hasil esterifikasi( Welch,1998).
METODOLOGI Bahan.
Kain Kapas yang digunakan adalah kain kapas yang sudah mengalami proses
pretreatment meliputi : Penghilangan kanji, pemasakan dan pengelantangan. Zat kimia yang digunakan: asam suksinat, asam glutarat ,asam sitrat dan katalis natrium dihidrogen fosfat semua berkualitas pa kecuali yang disebutkan lain. Esterifikasi
Esterifikasi dilakukan melalui reaksi esterifikasi langsung dengan metoda benam peras pemanas awetan. Proses benam peras dilakukan pada mesin padder dengan efek peras 80 %., sedangkan pemanas awetan dilakukan pada mesin Curing dengan temperatur esterifikasi 170 o C selama 2 menit. Kemudian dilanjutkan
dengan proses pencucian untuk menghilangkan sisa-sisa asam
Karakterisasi
Kain Kapas hasil esterifikasi dilakukan karakterisasi .Untuk membuktikan terjadinya reaksi esterifikasi dilakukan pengukuran dengan spektroskopi infra merah. Selain pengujian struktur molekul dilakukan pengujian sifat fisik kain meliputi ketahanan kusut kain.
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN Elusidasi Struktur dengan FTIR
Untuk memastikan terjadinya reaksi esterifikasi pada serat kapas dilakukan elusidasi dengan spektroskopi Infra Merah (Andrew, 1996; Yang dan Xilic, 2003). Spektrum IR dari hasil esterifikasi dari masing-masing asam disajikan pada gambar 3.
Asam suksinat: Asam glutarat
Asam sitrat: HO O HO O HO O HO
© Kimia ITS – HKI Jatim 61 O H H CH2OH H OH H OH H O O H H H OH H OH CH2OH H O O + HOOC(CH 2)COOH O H H CH 2COO(CH 2)COOH 2C H OH H OH H O O H H H OH H OH H O O O H H H OH H OH H H O H H OH H OH CH2OOC(CH2)nCOOH H O O CH2OOC(CH2)nCOOH2C O H H CH2OH H OH H OH H O O H H H OH H OH H O O
Gambar 1 : Struktur molekul asam suksinat, glutarat dan sitrat
Gambar 2. Reaksi ikatan silang antara selulosa dengan turunan karboksilat
Spektrum kapas
60 © Kimia ITS – HKI Jatim Spektrum kapas sitrat
Gambar 3b. Spektrum IR dari Kapas dan kapas teresterifikasi
Spektrum kapas glutarat
© Kimia ITS – HKI Jatim 61
Spektrum kapas suksinat
Gambar 3d. Spektrum IR dari Kapas dan kapas teresterifikasi Dibandingkan dengan spektrum kapas,
spektrum Infra Merah dari kain kapas yang telah mengalami esterifikasi terdapat puncak serapan baru pada bilangan gelombang sekitar 1716 – 1719 cm_1 yang merupakan puncak serapan dari
karbonil karboksilat ataupun ester. Untuk membedakan keduanya dapat dikonfirmasi pada daerah serapan sekitar 1200 cm_1. Senyawa
ester akan memberikan puncak serapan di daerah 1200 cm_1. Tabel 1 menyatakan puncak
serapan pada bilangan gelombang sekitar 1716 – 1719 cm_1 dan sekitar 1200 cm_1. Puncak
serapan ester tersebut tidak muncul pada spektrum kapas. Hal ini menunjukkan telah terjadi reaksi esterifikasi pada kain kapas oleh senyawa turunan karboksilat.
Tabel 1. Puncak serapan senyawa ester pada kapas yang telah mengalami esterifikasi
Sifat ketahanan kusut kain
Pengukuran sifat ketahanan kusut dilakukan sesuai SNI 08-0292-1989 yaitu dengan cara mengukur sudut kembali dari lipatan. Kain contoh uji dengan ukuran 15 mm x 45 mm dilipat dibagian tengah, kemudian ditekan dengan beban sebesar 500 gram selama 5 menit, setelah 5 menit beban dilepas dan kain digantung selama 5 menit. Sudut lipatan yang terjadi diukur. Hasil pengukuran sudut kembali dari lipatan disajikan pada tabel 2 dan gambar 4
Tabel 2 Nilai sudut kembali dari kekusutan kain hasil esterifikasi
Suksinat Glutarat Sitrat
30 100 102 100 40 110 110 115 50 117 116 120 60 120 125 125 70 122 126 126 Konsentrasi asam(g/L) Jenis asam
Sebagai pembanding digunakan kain
kapas yang tidak mengalami perlakuan esterifikasi yang disebut kain blanko. Pengujian kain blanko menunjukkan nilai ketahanan kusut sebesar 95, dari tabel 2 dapat dilihat bahwa pengerjaan kain kapas dengan turunan karboksilat dapat menaikkan nilai sudut kembali
No Jenis asam
karboksilat ulur C=O Serapan (cm_1) Serapan ulur C-O (cm_1) 1 2 3 Glutarat Sitrat Suksinat 1716,1 1717,4 1718,4 1218,4 1219,2 1211,5
62 © Kimia ITS – HKI Jatim
dari kekusutan, hal ini disebabkan dengan pengerjaan turunan karboksilat yang mempunyai gugus karboksilat lebih dari satu akan menyebabkan terjadinya ikatan silang akibat reaksi esterifikasi antara gugus karboksilat dengan gugus hidroksil dari selulosa seperti yang digambarkan pada gambar 2. Terjadinya reaksi esterifikasi telah dikonfirmasi dengan elusidasi strukur dengan FTIR.
Nilai standard mutu ketahanan kusut untuk kain kemeja adalah :Nilai >126 baik, 115 – 125 ,cukup baik, < 115 Jelek. Dari tabel 2 dan gambar 4 dapat dilihat bahwa nilai sudut kembali lebih dari 115 baru diperoleh saat penggunaan konsentrasi asam mulai 50 gram/liter. Konsentrasi dibawah 50 gram/liter menghasilkan kain dengan ketahanan kusut yang tidak baik karena mempunyai nilai sudut kembali dibawah 115. 90 95 100 105 110 115 120 125 130 0 30 40 50 60 70
Konsentrasi asam karboksilat(g/L)
S u du t k e mba li da ri li pa ta n ( o) Asam Suksinat Asam Glutarat Asam Sitrat
Gambar 4 : Hubungan konsentrasi asam karboksilat dengan nilai sudut kembali dari
lipatan
Pada gambar 4 dapat dilihat bahwa semakin besar konsentrasi asam karboksilat semakin besar nilai sudut kembali dari lipatan yang berarti semakin baik ketahanan kusutnya. Jika dilihat dari ukuran molekul karboksilat yang digunakan dapat dilihat semakin besar ukuran molekul karboksilat semakin besar nilai ketahan kusut kain hasil esterifikasi karena dengan semakin besar ukuran molekul karboksilat sebagai zat pengikat silang akan menghasilkan susunan molekul selulosa semakin bulky sehingga memudahkan untuk kembali keposisi semula ketika gaya yang terjadi dihilangkan atau dikatakan tahan kusut.
KESIMPULAN
Esterifikasi kain kapas dengan turunan karboksilat dapat menaikkan sifat ketahanan kusut kain kapas. Semakin besar ukuran molekul turunan karboksilat yang digunakan semakin besar nilai ketahanan kusut kain kapas yang dihasilkan. Untuk mendapatkan sifat tahan kusut yang cukup baik diperlukan pengerjaan turunan karboksilat dengan konsentrasi minimal 50 g/L. DAFTAR PUSTAKA
Andrew K, 1996, Thermoanalytical and FTIR Characteristics of Fabrics Finished with BTCA/ Chloroacetates , Textile Research Journal 66 (10)
Ghosh, P., 2004, Fibre Scince and Technology, McGraw-Hill Publishing Company. New Dehli 38 – 41
Hashem M and P Hauser , 2003, Wrinkle Recovery for Cellulosic Fabric by Means of Ionic Crosslingking Textile Research Journal. 73 (9)
Kuang.M., Wang,C., Chen C.C., 2004, Crosslinking of Cotton Cellulose in the precence of Alpha Amino Acids, Textile Research Journal. 74(12)
Lickfield G.C., Yang Charles , Drew JM, Asplan R,2000, Abrasion Resistance of Durable Press Finish Cotton. National Textile Center . Morton .W.E., 1995, Physical Properties of Textile
Fiber, Textile Intitute BookCraft, Midsomer Norton,UK.
Racz I., and Borsa.Y., 1998, Carboxymethylated Cotton Fabric for Pesticide Protective Work Clothing, Textile Research Journal.68(1) Voncina B., 2002, l.Eco Friendly Durable Press
Finishing of Textile Interlining Fibers & Textile in Eastern Europe. July September
Yang, Q.C., and Xilie, W., 2003, Formation of Cyclic Anhydride Intermediates and Esterification of Cotton Cellulose by Multifunctional Carboxylic Acids ; An Infrared Spectroscopy Study Textile Research Journal.66(9)
Walace M., 2003, Improved Performance through Functional Finished, JTATM vol 2.
Welch C., 1998, New Esterification Catalyst for High Speed DP Finishing, Rev.Prog.Coloration Vol 2
