PENCELUPAN SERAT NILON DENGAN ZAT WARNA ASAM Kelompok 1 Grup 3K1 Ayu Andriani 12020001 Maudine Ajeng Khairini 12020016 Arni Dian Pratiwi 12020019 Ghina Permatasari 12020023 Shelly Octafia Diana 12020025
Serat Poliamida (Nylon)
Serat Nylon 66 Poliamida memiliki gugus fungsi amina (–NH2) dan amida (–NHCO–) yang memungkinkan untuk dicelup dengan zat warna asam. Mengingat struktur poliamida yang rapat, maka zat warna asam yang digunakan harus memiliki ukuran molekul yang kecil (zat warna asam levelling). Namun bila diinginkan hasil pencelupan yang mempunyai ketahanan luntur yang lebih tinggi dapat digunakan zat warna asam jenis milling dan supermilling yang memiliki ukuran molekul lebih besar
Sifat Nylon 66 •
Nylon mempunyai kekuatan dan mulur berkisar dari 8,8 g/denier dan 18% sampai 4,3 gram/denier dan 45%. Kekuatan basah 80 – 90% kekuatan kering.
•
Nylon mempunyai tahan tekukan dan gosokan yang tinggi.
•
Pada penarikan 8% nylon elastis 100% dan pada penarikan 16%, nylon masih mempunyai elastisitas sampai 91%.
•
Berat jenis nylon 1,14
•
Nylon meleleh pada suhu 263 0C dalam atmosfer nitrogen dan di udara meleleh pada suhu 250 0C. Karena titik lelehnya tidak begitu tinggi, apabila suhu setrika terlalu tinggi, seratnya akan lengket. Apabila suhu setrika diatas 180 0C, serat nylon mulai lengket dan apabila lebih dari 230 0C serat nylon akan rusak.
•
Nylon tahan terhadap pelarut-pelarut dalam pencucian kering.
•
Nylon tahan terhadap asam-asam encer, tetapi dalam asam klorida pekat mendidih selama beberapa jam akan terurai menjadi m adipat dan heksametilena diamonium hidroklorida.
•
Nylon sangat tahan terhadap basa.
•
Nylon tahan terhadap serangan jamur, bakteri dan serangga.
•
Pada kondisi standar (RH 65% dan suhu 21 0C) moisture regain nylon 4,2%.
•
Bentuk memanjangnya seperti silinder yang rata dan penampang melintangnya hampir bulat.
•
Sebelum penarikan nylon suram, tetapi setelah penarikan seratnya berkilau dan cerah.
•
Nylon seperti serat tekstil lainnya akan terdegradasi oleh pengaruh sinar, tetapi ketahannya jauh lebih baik dibandingkan dengan sutera.
•
Nylon merupakan isolator yang baik, sehingga dapat menimbulkan listrik statik.
•
Pengerjaan dengan panas dan lembab akan memberi bentuk yang tetap pada nyolon, yaitu bentuknya akan tetap selama nylon tersebut dikerjakan pada suhu pengerjaan pertama.
•
Radiasi nuklir pada umumnya menyebabkan terjadinya degradasi serat. Tetapi dengan dosis radiasi tertentu dan cara tertentu dapat dibuat timbulnya rantai cabang pada permukaan serat nylon.
Sifat Nylon 6 • Perbedaan pokok antara nylon 6 dan 66 ialah titik lelehnya lebih rendah. • Kekuatan mulur nylon 6 dapat divariasikan dari 8 g/denier dan 16 – 20% sampai 5 g/denier dan 30%. • Berat jenis nylon 6 adalah 1,14.
• Moisture regainnya adalah 4% • Apabila nylon 6 direndam dalam air dan kemudian diperas, volumenya hanya bertambah 13% sedangkan kapas bertambah 40 – 45% dan rayon viskosa 80 – 110%. • Tahan sinarnya seperti serat alam. • Sifat biologinya sangat baik. Nylon 6 yang dikubur dalam tanah selama 6 bulan masih mempunyai kekuatan 95% kekuatan aslinya, sedangkan serat sutera sudah rusak sama sekali, benang wol dan kapas sudah rusak dalam waktu sebulan.
• Nylon 6 melunak pada suhu 170 – 180 0C dan meleleh pada suhu 2150 C pada suhu 100 0C dalam waktu yang lama tidak berubah warnanya. • Nylon 6 tahan terhadap kebanyakan pelarut organic seperti benzene, kloroform, aseton, ester-ester dan eter-eter tetapi larut dalam fenol, kresol dan asam kuat. • Nylon 6 tahan terhadap alkali. • Nylon 6 tahan terhadap asam-asam lemah dingin, tetapi tidak tahan asam-asam dalam keadaan panas.
• Nylon 6 larut dalam asam formiat.
Morfologi Serat Nylon
Penampang melintang dan membujur
Penggunaan Serat Nylon • Serat poliamida memiliki kekuatan yang cukup tinggi dan ketahanan kimia yang cukup baik, oleh karena itu penggunaannya cukup luas. Dapat digunakan untuk tekstil pakaian misalnya kaos kaki, pakaian dalam, baju oleh raga, sampai pada penggunaan teknik seperti benang penguat ban, terpal, belt penarik dan lain sebagainya.
Zat Warna Asam • Zat warna asam merupakan zat warna yang larut dalam air karena memilki gugus pelarut sulfonat atau karboksilat dalam struktur molekulnya. Gugus–gugus tersebut juga berfungsi sebagai gugus fungsi untuk mengadakan ikatan ionik dengan tempat positif dengan serat protein. • Zat warna asam yang memiliki 1 (satu) gugus sulfonat dalam struktur molekulnya disebut zat warna asam monobasik, yang memilki 2 (dua) gugus sulfonat disebut zat warna asam dibasik dan seterusnya. • Karena gugus pelarut zat warna asam dibasik lebih banyak gugus pelarutnya, maka kelarutannya makin tinggi, akibatnya pencelupannya menjadi lebih mudah rata, tetapi tahan lunturnya terhadap pencuciannya berkurang. Selain itu dibandingkan zat warna asam monobasik jumlah maksimum zat warna asam dibasik yang dapat terserap oleh serat wool dan sutera menjadi lebih kecil, terutama bila suasana larutan celup kurang begitu asam, karena dalam kondisi seperti itu tempat–tempat positif pada bahan terbatas. Jadi untuk pencelupan warna tua dalam kondisi tersebut sebaiknya digunakan zat warna asam monobasik. • Keunggulan lain dari zat warna asam adalah warnanya yang cerah, hal tersebut karena ukuran partikelnya relatif kecil (lebih kecil dari ukuran partikel zat warna direk). • Struktur kimia zat warna asam bervariasi, antara lain jenis trienil metan, xanten, nitro aromatik, azo dan pirazolon. Kebanyakan zat warna asam termasuk jenis azo sehingga hasil celupnya dapat dilunturkan oleh reduktor.
Zat Warna Asam Levelling • Disebut zat warna asam celupan rata karena pencelupannya mudah rata akibat dari ukuran molekul zat warnanya yang relatif sangat kecil sehingga substantifitasnya terhadap serat relatif kecil, sangat mudah larut dan warnanya sangat cerah, tetapi tahan luntur warnanya rendah. • Ikatan antara serat dan zat warna yang utama adalah ikatan ionik disamping sedikit ikatan Van der Waals. Untuk pencelupan warna tua biasanya diperlukan kondisi larutan celup yang sangat asam pada pH 3 – 4, tapi untuk warna sedang dan muda dapat dilakukan pada pH 4 – 5. • Pemakaian NaCl pada larutan celup yang pHnya rendah akan berfungsi sebagai perata, tetapi pada pH > 4 akan berfungsi sebagai pendorong penyerapan zat warna.
Zat Warna Asam Milling • Ukuran molekul zat warna asam milling agak lebih besar dibanding zat warna asam celupan rata, sehingga afinitas zat warna asam milling lebih besar dan agak sukar bermigrasi dalam serat, akibatnya agak sukar mendapatkan kerataan hasil celup. • Tahan luntur warna hasil celupannya lebih baik dari zat warna asam celupan rata karena walaupun ikatan antara serat dan zat warna dengan serat masih didominasi ikatan ionik tetapi sumbangan ikatan sekunder berupa gaya Van Der Waals nya juga relatif mulai cukup besar (sesuai dengan makin besarnya ukuran partikel zat warna.) • Untuk mencelup warna tua umumnya diperlukan kondisi larutan celup pH 4-5, tetapi untuk warna sedang dan muda sebaiknya dilakukan pada pH 5-6 agar hasil celupannya rata. Penambahan NaCl dalam larutan celup akan berfungsi sebagai pendorong penyerapan.
Zat Warna Asam Super Milling • Diantara seluruh jenis zat warna asam, ukuran molekul zat warna asam supermilling paling besar (tapi masih kecil dari ukuran molekul zat warna direk) sehingga afinitas terhadap serat relatif besar dan sukar bermigrasi, akibatnya sukar mendapatkan kerataan hasil celupannya, tetapi tahan luntur warnanya tinggi. • Tahan luntur yang tinggi diperoleh dari adanya ikatan antara serat dan zat warna yang berupa ikatan ionik yang didukung oleh ikatan dari gaya Van Der Waals serta kemungkinan terjadinya ikatan Hidrogen. Untuk pencelupan warna tua dapat dilakukan pada kondisi larutan celup pH 5-6, tetapi untuk warna sedang dan muda dapat dilakukan pada pH 6-7. Agar resiko belang menjadi lebih kecil biasanya tidak diperlukan penambahan NaCl (atau jumlahnya dikurangi), karena NaCl dalam suasana larutan celup yang kurang asam akan berfungsi sebagai pendorong penyerapan zat warna. • Dalam pencelupan dengan zat warna asam supermilling seringkali sukar untuk menghindarkan terjadinya ketidakrataan. Untuk itu pada proses pencelupan dapat ditambahkan perata anionik.
Levelling
Milling
Super Milling
pH Pencelupan
2-3
4-5
6–7
Kerataan
Baik Sekali, Migrasi Tinggi
Sedang ,Migrasi Cukup
Jelek, Migrasi Rendah
Penyerapan (Affinitas)
Kurang
Baik
Sangat Baik
Larutan
Terdispersi Molekuler
Terdispersi Koloidal
Terdispersi Koloidal
Ketahanan Luntur Warna
Cukup
Baik
Baik Sekali
Pemakaian Elektrolit
Penghambat Penyerapan
Penambah Penyerapan
Penambah Penyerapan
• Untuk ukuran partikel zat warna asam mulai dari yang paling kecil adalah zat warna asam levelling, milling, supermilling, sehingga kecerahan zat warna asam levelling paling tinggi dibanding zat warna tipe zat warna asam lainnya. • Ukuran partikel zat warna juga menentukan besarnya ikatan sekunder antara zat warna dengan serat yang berupa ikatan dari gaya Van Der Waals, dimana makin banyak elektron dalam molekul (makin besar ukuran molekul) zat warna makin besar ikatan fisika (Van Der Waals) nya. Oleh karena itu dapat dipahami bila tahan luntur hasil pencelupan dengan zat warna levelling lebih rendah bila dibanding dengan tahan luntur hasil celup dengan zat warna asam milling atau supermilling. • Zat warna asam merupakan zat warna yang larut dalam air dan berikatan ionik dengan serta poliamida. Ketuaan pencelupan zat warna asam sangat bergantung pada kondisi pH larutan sehingga kontrol ketuaan dapat dilakukan dengan mengontrol pH karena dengan pH yang rendah maka muatas positif bahan akan bertambah sehingga akan meningkatkan laju penyerapan zat warna.
Sifat Zat Warna Asam • Larut dalam air dan umumumnya mengion • Mencelup serat protein dan poliamida • Pada umumnya berikatan dengan serta membentuk ikatan elektrovalen (ionik) • Pada umumnya menggunakan asam pada pencelupannya • Tidak menggunakan air sadah • Liquor ratio berpengaruh terhadap tua muda warna • Dipakai pada temperatur panas • Jenisnya ada yang mudah rata, sedang dan sukar rata • Tahan luntur bervariasi tergantung jenis zat warnanya • Setelah pencelupan perlu dicuci dengan air panas
Zat Pembantu •
Zat pengatur pH
Untuk mencapai keasaman larutan celup sebaiknya digunakan asam organic lemah (seperti asam asetat atauasam oksalat) atau menggunakan system penyangga pH (asam asetat ditambah Natrium asetat) agar pH lebih stabil, sehingga reproduksi bilitasnya lebih baik. •
Zat Anti Sadah
Penambahan zat anti sadah digunakan untuk mencegah terjadinya agregasi zat warna oleh ion logam seperti Ca2+ dan Mg2+ yang dapat menyebabkan proses difusi zat warna kedalam serat menjadi terhambat, akibatnya terjadi ring dying yang menyebabkan ketahanan luntur warnanya turun dan warna hasil pencelupannya suram. Selain itu iar sadah dapat menyebabkn hasil pencelupan tidak rata karena kelarutan zat warna menurun. Pelunak air yang digunakan umumnya jenis EDTA yang dapat mengikat ion logam Ca2+, Mg2+, Fe2+,Mn2+, dan Cu2+. •
Zat Pembasah
Zat pembasah digunakan untuk meratakan dan mempercepat proses pembasahan poliamida sehingga penyerapan zat warna menjadi lebih rata. Pada pecelupan poliamida zat pembasah berperan juga sebagai retarder yang dapat memblokir muatan positif dari poliamida sebelum digantikan oleh anion zat warna. •
Garam (NaCl)
Zat warna asam levelling memiliki afinitas yang rendah sehingga dibutuhkan penambahan garam untuk meningkatkan penyerapan zat warna namun bila pH rendah (>3) maka garam akan berperan sebagai perata. •
Levelling Agent
Zat warna asam berikatan ionik dengan serat poliamida sehingga migrasi zat warna dalam serat relatif sukar sehingga untuk mendapatkan kerataan pencelupan, laju penyerapan zat warna harus diperlambat dengan cara menambahkan levelling agent. Pada pencelupan poliamida terdapat zat yang dapat berfungsi sebagai retarder : zat pendispersi nonionik, perata kationik, perata anionik bekerja sebagai retarder dan zat penggelembung serat yang bekerja sebagai leveller. Zat perata yang dijual dapat berupa zat tunggal, tetapi berupa campuran agar daya perataannya lebih baik, contoh campuran pendispersi nonionik + perata kationik + zat penngelembung serat. Meskipun zat perata dapat memperbaiki kerataan hasil pencelupan, perlu juga diperhatikan konsentrasi pemakaiannya agar tidak berlebih, sebab bila berlebihan pemakaiannya dapat menerunkan kemampuan penyerapan zat warna asam pada serat sehingga warnannya akan lebih muda.
Resep Pencelupan Zat Warna Asam Levelling • Zat Warna Asam Levelling • Asam Asetat 30% • Zat Pembasah • Zat Anti Sadah • NaCl • Na Asetat • Vlot • Suhu • Waktu
: x% : 1 – 3 mL/L : 0,5 – 1 mL/L : 0,5 – 1 mL/L : 20 g/L : 1 g/L : 1:x : 100OC : 45 menit
Resep Pencelupan Zat Warna Asam Milling • Zat Warna Asam Milling • Asam Asetat 30% • Na Asetat • NaCl • Zat levelling • Vlot • Suhu • Waktu
: x% : 1 – 3 mL/L : 0,5 g/L : 5 g/L : 1 – 3 mL/L : 1:x : 100OC : 45 menit
Resep Pencelupan Zat Warna Asam Super Milling • Zat Warna Asam Super Milling • Asam Asetat 30% • NaCl • Zat levelling • Vlot • Suhu • Waktu
: x% : 1 – 3 mL/L : 5 g/L : 1 – 3 mL/L : 1:x : 100OC : 45 menit
Resep Pencucian • Sabun • Vlot • Suhu • Waktu
: 1 mL/L : 1:x : 80OC : 10 menit
Skema Proses Zat Warna Asam Levelling 120
Zat Warna Pembasah Asam Asetat Na Asetat Anti Sadah Kain
100
80
Suhu OC
NaCl 60
40
20
0 0
10
30 waktu (menit)
60
70
Skema Proses Zat Warna Asam Milling 120
Kain Buffer Asam Levelling Agent
100
Suhu OC
80
100 OC
Zat Warna
60
40
20
0 0
10
30 waktu (menit)
60
70
Skema Proses Zat Warna Asam Super Milling 120
100 OC 100
Kain Asam Levelling Agent
Suhu OC
80
Zat Warna
60
40
20
0 0
10
30 waktu (menit)
60
70
Mekanisme Pencelupan • Mekanisme pencelupan zat warna asam pada poliamida berdasarkan ikatan ionic antara molekul zat warna dengan gugus amina dan gugus amida dari serat poliamida. Pada pH yang tidak terlalu rendah akan terjadi penyerapan ion H+ oleh gugus amina sehingga menjadi bermuatan positif yang selanjutnya dapat berikatan ionic dengan anion zat warna sam. Karena jumlah gugus amida pada serat poliamida terbatas, pada kondisi tersebut hanya cocok untuk pencelupan warna muda.untuk pencelupan warna sedang dan tua pH larutan pencelupan harus diturunkan lebih lanjut sehingga akan terjadi penyerapan ion H+ pada gugus amida yang jumlahnya sangat banyak. Oleh Karena itu makin rendah pH larutan pencelupan penyerapan zat warna akan semakin besar. • Ikatan antara zat warna dengan serat berupa ikatan ionic yang merupakan gaya antar aksi jangka panjang maka migrasi zat warna asam relatife kurang baik. Oleh karena itu untuk mendapatkan kerataan hasil pencelupan penyerapan zat warna diawal proses pencelupan harus diperlambat dengan cara memperlambat kenaikan suhu dan menambahkan perata jenis retarder kedalam larutan celupnya.
Cacat Pencelupan • • • • • • • • • • • •
Masalah pencelupan nylon ( strippness / barriness ) Physical : Kristalinitas nylon dapat menyebabkan kemampuan serat dalam menyerap zat warna akan berbeda. Fisik benang yang tidak homogen. Chemical : Perbedaan jumlah gugus Amina ( NH2 ) pada serat nylon, semakin banyak gugus amina maka zat warna yang terserap makin banyak. Solusi agar hasil pencelupan zat warna asam Solusi meratakan hasil pencelupan zat warna asam Atur pH, jika pH awal lebih tinggi maka afinitas zat warna rendah. Penambahan levelling akan memperlambat penyerapan zat warna. Memperlambat kenaikan suhu ( 50-700C ) maka afinitas zat warna akan rendah. Pilih zat warna yang memiliki afinitas yang rendah.
