Pembuatan Rayon Viskosa

Rayon adalah serat buatan manusia tertua komersial. Komisi Perdagangan Amerika Serikat mendefinisikan rayon sebagai “serat tekstil buatan manusia dan filamen terdiri dari selulosa diregenerasi”. Proses pembuatan viskosa ditemukan oleh CFCross dan EJBevan pada tahun 1891. Proses yang digunakan untuk membuat viscose dapat menjadi suatu proses yang berkesinambungan atau batch. Proses batch adalah fleksibel dalam memproduksi berbagai rayon memiliki fleksibilitas yang luas. Rayon fleksibilitas adalah hasil dari serat yang secara kimia dan struktural direkayasa dengan memanfaatkan sifat dari selulosa yang dibuat. Namun, agak sulit untuk mengontrol keseragaman antara batch dan juga membutuhkan keterlibatan kerja yang tinggi. Proses kontinyu adalah metode utama untuk memproduksi rayon.

Tiga metode timbal produksi untuk jelas berbagai jenis serat rayon: rayon viskosa, rayon cuprammonium dan selulosa asetat disaponifikasi. Dari metode tersebut, metode viscose yang relatif murah dan signifikansi khusus dalam produksi kain bukan tenunan. Maka kali ini kita akan membahas tentang pembuatan rayon viskosa.

Rayon Viskosa adalah serat tekstil golongan serat buatan yang dibuat dari bahan baku selulosa dan dalam proses pembuatannya dipintal dengan cara pemintalan basah.  Latar belakang pembuatan rayon viskosa adalah untuk memenuhi kebutuhan serat kapas yang diproses secara alami sehingga terbatas dalam skala produksinya. Namun pada kenyataannya terdapat kekurangan pada rayon viskosa  yaitu kekuatannya yang rendah (dibawah kapas) dan daya serat terhadap airnya sangat besar sehingga dimensi seratnya tidak stabil, sehingga dalam penggunaannya digabung dengan serat lain misalnya poliester.

1. Alkalisasi (Pembuatan Alkali Selulosa)

Proses pembentukan alkali selulosa dengan mereaksikan selulosa yang berbentuk pulp dengan NaOH 18%. Tujuannya adalah mendapatkan hasil berupa slurry alkali selulosa, penggembungan selulosa, menghilangkan kotoran, dan melarutkan hemiselolusa dengan NaOH.

Prosesnya dilakukan pada pulper, pulp dimasukan ditambah NaOH dan MnSO₄ (katalis) hasilnya berupa slurry lalu dipompa ke slurry tank sehingga menghasilkan alkali selulosa. Lanjut ke slurry press untuk menghilangkan kelebihan NaOH dan perjalanan terakhir alkalisasi adalah dimasukan ke schedder dimana gumpalan akali selulosa akan dicabik-cabik membentuk scum (33-34% selulosa, 15-16% alkali, dan air).

2. Proses Pemeraman

Hasil proses alkalisasi harus diperam untuk menurunkan derajat polimerisasi dari selulosa sehingga lebih mudah dilarutkan dalam proses selanjutnya. Proses ini dilakukan dalam alat aging drum dengan waktu pemeraman 5-6 jam dan kecepatan putar 0,3-0,6 rpm. Setelah itu, alkali selulosa dikirim ke hoppper untuk menghilangkan loga-logam alkali, dengan melewati blower bertekanan udara.

3. Proses Xantasi

Alkali selulosa belum dapat dilarutkan, untuk itu perlu dirubah ke bentuk lain agar dapat dilarutkan untuk dipintal. Prosesnya alkali selulosa dirubah ke bentuk selulosa xantat dengan direaksikan dengan Karbon disulfida dalam alat yang dinamakan xantator.

Prosesnya alkali selulosa akan dimasukan ke dalamnya tetapi sebelum ditambahkan Karbon disulfida harus diperam dulu supaya tidak dihasilkan CS₂ yang akan menimbulkan ledakan akibat reaksi antara udara dengan Karbon disulfida, pemeramam selama 7 menit. Setelah itu baru dialirkan Karbon disulfida dengan pengadukan 43 rpm selama 30-40 menit sampai akhirnya dihasilkan selulosa xantat.

4. Proses Pelarutan dan Pencampuran

Pelarutan dilakukan dengan mereaksikan alkali selulosa xantat dengan NaOH 20 g/L pada alat disolver dan fine homogenizer yang berlangsung 1,25-1,75 jam pada kisaran suhu 15-20^OC sehingga dihasilkan larutan yang kental yang disebut larutan viskosa. Proses ini dilakukan pada suhu rendah untuk menghindari terjadinya dekomposisi xantat dan produk samping. Untuk itu, xantator dilengkapi alat pendingin. Selanjutnya dialirkan ke blender untuk menghasilkan larutan yang lebih halus dan rata.

5. Proses Pematangan

Proses ini dimaksudkan untuk menyempurnakan reaksi pembentukan viskosa dilakukan dalam alat ripening tank. Kematangan larutan dinyatakan dalam Ripening Indeks (RI) atau angka kematangan. RI dinyatakan dalam banyaknya (ml) Amonium klorida (NH₄Cl) yang diperlukan untuk mengkoagulasi 20 gram viskosa yang dilarutkan dalam 30 ml air pada suhu 20^OC.

Ada 2 macam penghambat yang harus dihilangkan sebelum larutan viskosa dipintal yaitu pengotor dari debu, karat, serta serat-serat halus yang dapat menyebabkan penyumbatan pada spineret dan timbulnya gelembung udara yang dapat memutus filamen serat saat dipintal. Pengotor pertama akan dihilangkan dengan dilewatkan pada first filter sedangkan jenis pengotor kedua akan disedot dengan deaerator.

6. Spinning (Pemintalan)

Rayon Viskosa dipintal dengan pemintalan basah, prinsipnya larutan viskosa setelah dilewatkan pada cetakan serat (spineret) akan dimampatkan menjadi filament serat dengan dilewatkan pada larutan koagulan.

Setelah proses pematangan, larutan viskosa akan dimasukan ke dalam spinning tank sebagai penampung, lalu dipompakan ke candle filter (alat perantara sebelum masuk spineret, disini terjadi penyaringan ulang kotoran) melewati matering pump untuk menjaga kesetabilan aliran larutan. Setelah itu larutan viskosa dipintal lewat lubang spineret dengan diendapkan lewat larutan koagulan membentuk filament rayon atau disebut tow. Komposisi larutan koagulan yaitu:

-       Asam sulfat (H₂SO₄)

Meregenerasi lauratan viskosa (natrium selulosa xantat) menjadi selulosa.

-       Seng-sufat (ZnSO₄)

Menghambat proses regenerasi yang terlalu cepat sehingga pembentukan lapisan kulit filamen lebih stabil (agar kecepatan pengendapan flamen di lapisan luar dan dalam tidak terlalu jauh sehingga diameter serat tidak terlalu mengkerut)

-       Natrium sulfat (Na₂SO₄)

Elektrolit kuat untuk membantu proses koagulasi dengan menajaga stabilitas ph (buffer) dan mencegah kerusakan filament yang sudah terbentuk oleh H₂SO₄.

Tow (kumpulan filamen) yang terbentuk, akan ditarik sehingga menimbulkan peregangan filament, ini dilakukan dengan dilewatkan pada guide adapun pengaturan peregangan oleh strech roller. Setelah itu tow akan diregangkan kembali dengan dilewatkan pada idle roller dan feed roller sebelum dipotong-potong.

7. Pemotongan Tow

Tow merupakan kumpulan filament yang panjangnya tidak berujung untuk itu perlu dilakukan pemotongan agar memudahkan proses selanjutnya. Proses pemotongan dilakukan dengan memasukan tow pada mesin pemotong dengan posisi vertikal dengan bantuan semprotan air bersuhu 120^OC tekanan 1,2 bar sehingga dihasilkan serat staple (potongan-potongan flilament) dengan kisaran panjang 32, 38, 44, 51, dan 60 mm.

8. Proses Pengambilan Kembali Karbon disulfida

Serat rayon yang telah dipotong (staple) dilewatkan pada pipa-pipa kecil yang berlubang dengan injeksi uap, dengan tujuan mengambil CS₂ dengan air, proses ini akan mengambil 30-40% CS₂.

9. After Treatment (Proses Pengerjaan Lanjutan)

Proses ini untuk menghilangkan sisa-sisa larutan koagulan dan sulfida yang masih menempel pada serat rayon viskosa. Serat rayon yang berbentuk hamparan dilewatkan pada mesin after treatment secara kontinyu dengan kecepatan conveyor 3-5 m/menit. Urutan proses pengerjaan lanjutan diantaranya:

·         Acid Free Wash (pencucian bebas asam)

·         First Washing (pencucian pertama/lanjutan)

·         Desulfurizing (penghilangan belerang)

·         Second Washing (pencucian kedua)

·         Bleaching (pengelantangan)

·         Third Washing (pencucian ketiga)

·         Final Washing (pencucian akhir)

·         Soft Finish (proses pelembutan)

10. Proses Pengeringan dan Pengepakan

Serat kemudian dipress lewat squeeze roller lalu dikirim ke mesin wet opener untuk dicabik-cabik sehingga dengan serat yang terpotong lebih kecil akan lebih mudah dikeringkan. Selanjutnya serat dikeringkan ke mesin pengeirng denga dua tahap.

-       Pengeringan I suhu 100-130^OC dengan sisa kadar air sekitar 35%

-       Pengeirngan II suhu 100-140^OC dengan sisa kadar air 11-13%

Setelah itu serat akan dicabik-cabik lagi menjadi staple yang siap dipintal untuk benang di mesin feeder lalu, diteruskan ke mesin opener (mesin pembuka serat). Akhir proses serat dipak menjadi bale serat dengan berat sekita 250 kg.

Berikut ini adalah beberapa sifat rayon viskosa: • Kekuatan serat rayon viskosa kira-kira 26 gram per denier dalam keadaan kering dan kekuatan basahnya kira-kira 15% dalam keadaan kering dan kira-kira 25% dalam keadaan basah. • Kurang elastis. Apabila benangnya mendapat suatu tarikan mendadak, kemungkinan benangnya tetap mulur dan tidak mudah kembali lagi, jadi jika dicelup akan menghasilkan celupan yang tidak rata dan kelihatan seperti garis- garis yang berkilau. • Berat jenis rayon viskosa adalah152. • Dalam keadaan kering rayon viskosa merupakan isolator listrik yang baik, tetapi uap air yang diserap oleh rayon akan mengurangi daya isolasinya. • Penyinaran dapat menyebabkan kekuatannya berkurang. • Rayon viskosa tahan terhadap seterika panas tetapi berubah menjadi kuning jika terlalu lama diseterika. • Rayon viskosa lebih cepat rusak oleh asam dibandingkan dengan kapas terutama dalam keadaan panas. • Rayon viskosa tahan terhadap pelarut-pelarut untuk pencucian kering.