Serat buatan pertama yang dikembangkan dan diproduksi menggunakan polimer alami, tepatnya dari selulosa, yaitu bahan baku yang tersedia dalam jumlah besar di dunia tumbuhan.

A. Serat Selulosa Buatan (Artificial Cellulose Fibres)

Awal mula produksi industri serat buatan terjadi pada tahun 1890, ketika Count Hilaire de Chardonnet dari Prancis mengoperasikan pabriknya untuk memproduksi "Chardonnet silk" (sutra Chardonnet) dengan hasil awal 50 kg per hari menggunakan proses pengetsaan selulosa nitrat (nitrocellulose process).

Sebagaimana perkembangan teknis-ilmiah pada umumnya, pencapaian ini merupakan hasil dari studi dan penelitian terdahulu (sejak sekitar tahun 1840) yang berfokus pada sifat kimia selulosa.

Para peneliti menemukan cara untuk:

• Mengolah selulosa (bahan yang awalnya tidak larut dalam pelarut biasa dan mudah terbakar) dengan asam nitrat (nitrifikasi).

• Melarutkan senyawa turunan tersebut dengan larutan alkohol-ether.

• Menyiapkan alat ekstrusi yang sesuai (spinneret).

• Meregenerasi selulosa melalui saponifikasi dalam bak alkali (denitrifikasi) untuk menghilangkan bahaya yang melekat pada senyawa nitro (mudah terbakar dan meledak).

Sebenarnya, tanggal lahir "artificial silk" (sutra buatan—nama awal yang diberikan saat serat ini diperkenalkan) disebut-sebut terjadi beberapa tahun sebelumnya, yaitu pada tahun 1884. Saat itu, seorang pria asal Inggris bernama Mr. Swan memproduksi sejumlah kecil nitroselulosa yang awalnya ditujukan untuk pengembangan bola lampu pijar.

Di periode yang hampir sama, metode lain dicari agar selulosa dapat dipintal, setelah ditemukannya fakta bahwa selulosa dapat dilarutkan dalam campuran tembaga oksida dan amonia (reagen Schweitzer, 1857).

Prinsip ini menjadi dasar di Jerman untuk produksi awal bola lampu pijar (1891), kemudian berkembang menjadi produksi serat kuproamonium (1897) melalui proses yang disebut "cupro". Proses ini disempurnakan dengan metode pintal-tarik (draw-spinning) pada tahun 1891 dan menghasilkan produksi benang Bemberg cupro pada tahun 1909.

Sementara itu, sebuah paten didaftarkan di Inggris oleh peneliti Cross, Bevan, dan Beadle pada tahun 1892 untuk produksi sodium cellulose xanthate dan pelarutannya dalam soda kaustik encer. Melalui cara inilah fondasi produksi serat selulosa buatan yang sekarang disebut viskosa (viscose) diletakkan, yang selama beberapa dekade menjadi proses utama dalam produksi serat buatan.

Pabrik industri pertama dibangun beberapa tahun kemudian di Inggris dan Jerman (awal tahun 1900-an), yang kemudian memicu penurunan cepat dan ditinggalkannya proses Chardonnet (yang dihentikan di Jerman pada tahun 1911).

Turunan Selulosa Asetat

Salah satu dari berbagai sifat kimia selulosa yang menarik perhatian adalah kemungkinan esterifikasi tiga gugus hidroksil dalam gugus glikosidik selulosa dengan asam asetat.

• Triasetat (1894): Produk pertama yang diperoleh, yang kemudian (1905) diketahui dapat dihidrolisis sebagian menjadi produk yang mudah larut dalam aseton.

• Diasetat (1919-1921): Kemampuan selulosa asetat untuk diubah menjadi serat baru dimanfaatkan secara maksimal di kemudian hari. Serat yang paling relevan adalah cellulose diacetate, yang biasa disebut asetat. Sementara itu, triasetat (diproduksi sejak 1914) kurang diminati secara komersial karena pelarutannya yang sulit dan terbatas hanya pada kloroform.

Serat selulosa yang diproduksi dengan proses-proses di atas berbentuk benang filamen kontinu. Tujuan utama para peneliti saat itu adalah meniru morfologi dan sifat-sifat sutra mentah (asal mula istilah artificial silk). Pada tahun 1920, serat ini juga tersedia dalam bentuk serat pendek/stapel (staple fibre dengan merek "Vistra" di Jerman) dan seiring waktu berhasil meraih pangsa pasar yang penting.

Inovasi Modern dan Peran Industri Italia

Beberapa tahun terakhir, berkembang proses produksi serat selulosa menggunakan pelarut khusus selulosa (N-methylmorpholine-N-oxide). Proses ini mampu menjaga sifat asli struktur selulosa secara lebih baik sekaligus lebih ramah lingkungan dibandingkan metode tradisional.

Dalam industri ini, peran Italia sangatlah besar:

• Pabrik pertama muncul di awal abad lalu berkat inisiatif kelompok kimia Prancis, dan pada tahun 1914 mampu memasok 150 ton rayon (nama yang diberikan untuk serat filamen kontinu).

• Pasca Perang Dunia I, perusahaan SNIA sukses meluncur dan menjadi salah satu produsen rayon viskosa terbesar di dunia pada akhir era 20-an melalui penggabungan berbagai unit produksi.

• Pada tahun 1927, produksi benang kuproamonium dimulai oleh perusahaan "Seta Bemberg S.A.".

Produksi Italia melonjak drastis dari 320 ton pada tahun 1919 menjadi 32.500 ton pada tahun 1929, menjadikan Italia produsen terkemuka di Eropa dengan pangsa 16% dari produksi dunia. Saat pecahnya Perang Dunia II, produksi Italia telah mencapai 120.000 ton.

Meskipun sempat terdampak perang, industri ini pulih dan mencapai puncaknya dengan produksi 226.000 ton pada tahun 1964. Namun sejak saat itu, perlahan tapi pasti, posisi serat artifisial mulai tergeser oleh serat sintetis.

Catatan: Kelompok serat artifisial ini juga mencakup serat yang bahan bakunya menggunakan polimer alami selain selulosa, seperti serat yang berasal dari protein.

Di Italia, serat protein dari kasein (susu) memiliki nilai sejarah yang penting. Serat ini pertama kali diproduksi oleh SNIA pada tahun 1936 (oleh peneliti bernama Ferretti) dengan nama Lanital, yang kemudian dinamai ulang menjadi Merinova. Serat protein hewani ini akhirnya kehilangan signifikansi komersialnya, sementara serat protein nabati (jagung, kacang tanah) masih diminati hingga saat ini, khususnya di AS.

B. Serat Sintetis (Synthetic Fibres)

Perkembangan dan produksi serat sintetis (yang diperoleh dari sintesis senyawa kimia) merupakan pencapaian yang tergolong baru. Keterlambatan perkembangan serat ini disebabkan oleh kurangnya pengetahuan tentang struktur polimer alami (seperti selulosa, karet, serat alami). Polimer alami sulit dipelajari secara kimia karena tidak dapat dilelehkan, tidak reaktif, dan bahkan tidak larut—sangat berbeda dari zat kimia biasa.

Penelitian dasar pada tahun 1920-an oleh Staudinger, seorang peneliti Jerman, mengungkap fakta bahwa polimer alami terbentuk dari makromolekul linier (rantai panjang berbentuk seperti benang) yang dapat direplikasi melalui reaksi molekul sederhana yang sesuai.

Meskipun kelahiran serat sintetis sering dikaitkan dengan produksi serat klorovinil pada tahun 1931 (PE-CE, Jerman), serat sintetis asli pertama dalam produksi industri yang berdampak besar pada pasar adalah serat poliamida, yang diluncurkan oleh perusahaan DuPont dengan nama dagang "nylon" (produksi eksperimental tahun 1938).

Serat ini sukses besar ketika para peneliti berhasil memperoleh produk (polymerised amide, asal nama poliamida) melalui kondensasi molekul yang memiliki dua gugus aminik reaktif (hexamethylenediamine) dengan molekul yang memiliki dua gugus karboksilat reaktif (adipic acid). Untuk membedakannya dari polimer lain dalam kelas kimia yang sama, polimer ini diberi kode akronim 6.6, yang menunjukkan jumlah atom karbon (yaitu 6) pada kedua molekul pembentuk unit polimer tersebut.

Pada periode yang sama (1939), menyusul penelitian yang dilakukan di Jerman oleh Mr. Schlack tahun 1938 menggunakan kaprolaktam (molekul tunggal monomer dasar), serat poliamida baru diproduksi dengan nama "Perlon" (tipe 6).

Pada tahun-tahun tersebut, serat lain juga ditemukan:

• Serat Poliester: Ditemukan oleh Whinfield dan Dickson di Inggris (1941) dari asam tereftalat dan glikol etilena.

• Serat Akrilik: Berdasarkan paten Jerman dan Amerika (1942).

Akibat terjadinya Perang Dunia II, pabrik-pabrik industri serat tersebut baru dapat beroperasi pada awal tahun 1950-an. Sangat mengagumkan bahwa hanya dalam beberapa tahun saja, semua serat buatan yang sangat penting bagi sektor tekstil (poliester, poliamida, dan akrilik) berhasil dikembangkan.

Setelah itu, seorang peneliti asal Italia yang memenangkan hadiah Nobel, Giulio Natta, menemukan kemungkinan untuk menyintesis polipropilena berdasarkan prinsip keteraturan struktural (1954). Penemuan ini menjadi dasar bagi produksi serat polipropilena (1959).

Lanskap serat buatan ini kemudian dilengkapi oleh beberapa serat penting lainnya yang diperkenalkan ke pasar oleh DuPont, seperti serat elastane "Lycra" pada tahun 1959 dan serat aramid "Nomex" pada tahun 1962.

Perkembangan Serat Sintetis di Italia

Italia mulai memasuki pasar produksi serat sintetis pada tahun 1939 dengan memproduksi sejumlah kecil nilon melalui perusahaan Montecatini. Perang sempat menghentikan seluruh perkembangan ini, namun produksi serat poliamida bangkit kembali pasca-perang hingga mencapai 7.500 ton pada tahun 1956.

• Pada tahun 1955, perusahaan Rhodiatoce memulai produksi serat poliester dengan nama "Terital".

• Pada tahun 1959, grup Edison memproduksi serat akrilik bernama "Leacril".

• Pada tahun 1961, disusul oleh produksi industri serat polipropilena bernama "Meraklon".

Para produsen serat buatan pada era 60-an mengulangi kesuksesan besar yang pernah dicapai produsen serat artifisial pada era 30-an. Pada tahun 1960-1970, mereka berhasil membawa pangsa produksi Italia mencapai sekitar 5% dari produksi dunia.

Namun, mulai tahun 1970-an hingga 1980-an, penurunan lambat mulai terjadi. Hal ini disebabkan oleh kurangnya rasionalisasi pabrik produksi, aktivitas penelitian dan pengembangan (R&D) yang tidak memadai, kelebihan produksi (overproduction), krisis minyak, serta relokasi produksi dari negara-negara industri lama (Eropa, AS, Jepang) ke negara-negara industri baru di Timur Jauh (Tiongkok, Taiwan, Korea Selatan).