Penerapan Teknologi Ultrasonik Pada Industri Tekstil

Perkembangan teknologi menciptakan banyak pembaharuan di berbagai sektor industri. Salah satunya yaitu penggunakan gelombang ultrasonic pada proses pengolahan basah pembuatan produk tekstil.

Apa Itu Ultrasonik?

Utrasonik mengacu pada gelombang suara yang getaran frekuensinya lebih tinggi dari rentang audibilitas manusia. Atau sederhananya, ultrasonic adalah gelombang suara yang bergetar hingga 20.000 kali per detik. Gelombang tersebut dapat merambat dan menggetarkan berbagai medium, baik padat, cair maupun gas.  

Frekuensi Ultrasonik secara alami dimiliki dan digunakan oleh beberapa hewan untuk berkomunikasi seperti kelelawar, lumba-lumba dan anjing. Frekuensi ini hampir tidak bisa didengar oleh telinga manusia karena keterbatasan pendengaran kita.

Sumber: https://www.siemens-healthineers.com/

Manusia sendiri baru menyadari keberadaannya pada Abad ke-17 berkat penemuan Lazzaro Spallanzani yang mempelajari bahwa kelelawar menghasilkan suara pada frekuensi itu. Hingga akhirnya peneliti bernama Langevin menemukan cara untuk menghasilkan gelombang ultrasonik buatan menggunakan alat transduser berteknologi kristal kuarsa pada periode perang dunia Ke-1 tahun 1918.

Pemberian energi listrik pada perangkat transduser menimbulkan getaran gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan. Sejak saat itu gelombang ultrasonik mulai dimanfaatkan untuk beragam kepentingan. Mulai dari navigasi, engineering, medis (yang menjadi cikal bakal teknologi USG kedokteran), hingga bidang tekstil.

Para peneliti menemukan bahwa teknologi ultrasonik berpotensi mendukung kegiatan produksi tekstil. Bahkan penerapannya memberikan efek positif seperti meningkatkan efisiensi, mempersingkat waktu proses, serta beberapa keuntungan lain.

Fenomena Unik Gelombang Ultrasonik Saat Bertemu Medium Cair

Sesuai pernyataan sebelumnya, gelombang ultrasonic bisa merambat dan menggetarkan medium, padat, cair maupun gas. Para peneliti pun membuktikan bahwa gelombang yang dikenakan pada medium cair akan menghasilkan fenomena cavitation.

Ketika medium cair terkena gelombang maka terjadilah ekspansi dan kompresi secara simultan dalam waktu yang sangat singkat. Dari proses itu, terbentuklah gelembung hampa udara bertekanan sangat tinggi yang menimbulkan berbagai efek unik selama proses pengadukan super efisien pada zat cair, pelarutan zat, efek sonikasi serta efek lain.

Penerapan Teknologi Ultrasonik Pada Proses Basah Di Industri Tekstil

Proses basah tekstil (textile wet processing) adalah istilah umum yang merujuk para proses pengolahan benang maupun kain menggunakan cairan. Mulai dari persiapan, penyempurnaan, pewarnaan (pencelupan dan pencapan), serta penyempurnaan khusus yang melibatkan air dalam jumlah besar sebagai media.

Sumber: https://www.laboratuar.com/ 

Penerapan gelombang ultrasonic pada larutan/cairan selama proses mampu meningkatkan laju reaksi kimia dan efesiensi proses. Waktu menjadi lebih singkat, penggunaan kimia, air dan energi juga makin sedikit. Atas dasar itulah, peneliti mengklaim bahwa proses basah berteknologi ultrasonic lebih ramah lingkungan dan efesien.

Saat ini, gabungan perusahaan Weber Ultrasonics AG dan Geratex Machinery Pvt. Ltd berhasil memproduksi mesin textile wet processing berteknologi ultrasonic yang bisa bekerja dalam skala industri.

1.       Proses Desizing-Scouring dan Bleaching Dengan Bantuan Ultrasonik

Proses sizing membuat kain memiliki sifat yang keras dan kurang menyerap air. Sehingga dikakukanlah proses desizing guna menghilangkan sizing agent dari kain. Melalui studi ilmiah, peneliti membuktikan bahwa teknologi ultrasonic dalam mekanisme desizing efektif menghilangkan kanji dan lebih efisien. Durasi proses lebih cepat, menghemat kebutuhan bahan baku enzim dan memungkinkan desizing pada suhu ruang (tanpa pemanasan dalam bak larutan desizing).

Penggunaan enzim biolase juga dapat dihemat hingga 50% (dari 2% menjadi 1%) dan mempercepat proses hingga 3x lipat (dari 3 jam menjadi 1 jam saja) pada desizing kain katun. Hal tersebut diklaim dapat memberikan efisiensi yang cukup besar.

Peneliti juga menemukan bahwa ultrasonic dapat diterapkan pada bleaching. Hasil menunjukan bahwa proses ultrasonic dapat mempersingkat waktu (semula 120 menit menjadi 30 menit) dan mengurangi jumlah konsumsi potassium persulfate sebagai bleach powder (semula 1,5% menjadi 0,5%) serta menghilangkan proses pemanasan larutan (semula 95^oC menjadi suhu ruang). Hal ini meningkatkan efisiensi proses secara signifikan dengan hasil CIE Whiteness yang hampir serupa disbanding dengan proses konvensional.

2.       Proses Pencelupan Dengan Bantuan Ultrasonik

Peneliti juga mengamati kemungkinan pengaplikasian gelombang ultrasonic pada proses pencelupan kain rajut katun. Zat warna reaktif pada suhu rendah, paparan gelombang ultrasonic dapat men-deaglomerasi molekul zat warna yang terhidrolisis selama proses pencelupan. Penggunaan ultrasonic pada proses tersebut dapat meningkatkan warna hasil celupan hingga 235% (dibanding metode celup konvensional) dengan suhu celup hanya sekitar 30^oC (suhu lebih rendah) selama 30 menit (waktu celup lebih singkat).

Selain pencelupan katun, peneliti juga telah mengamati kemungkinan penerapan ultrasonic pada pencelupan tekstil berbahan polyester. Serat polyester memiliki struktur polimer kristalin dan suhu transisi gelas (Tg) lebih tinggi sehingga suhu pewarnaannya juga lebih tinggi (sekitar 130^oC).

Itulah kenapa, pewarnaan polyester dilakukan pada suhu dan tekanan tinggi di dalam bejana tertutup bertekanan yang meningkatkan biaya operasional proses. Namun, peneliti mengungkap penggunaan getaran ultrasonic di larutan celup yang memungkinkan suhu pewarnaan pada suhu lebih rendah (sekitar 100^oC) dan tekanan atmosfir. Hasilnya, proses ultrasonic dapat menghemat konsumsi energi dengan cara menurunkan suhu pewarnaan.

Penggunaan Teknologi Ultrasonik Secara Luas Pada Industri Tekstil Kedepannya

Meskipun hasil penelitian menunjukkan berbagai keunggulan, namun penerapan teknologi ini masih sangat jarang ditemui. Terutama dalam industri tekstil Indonesia. Alasan terbesarnya yaitu kebutuhan biaya modal untuk membeli perangkat teknologi ultrasonic yang jauh lebih mahal dibanding mesin proses basah konvensional.

Sehingga kecenderungan investasi pada teknologi ultrasonic masih cukup rendah, penyedianya pun masih sangat jarang. Meskipun begitu, teknologi ultrasonic dalam proses basah tekstil memiliki potensi aplikatif yang sangat baik. Karena menaikkan efisiensi produksi, menurunkan biaya, menghemat energi, dan penggunaan zat kimia yang lebih efisien dibanding metode konvensional.

Sumber: Buletin Tekstil Edisi 29