PENCELUPAN POLIESTER/KAPAS DENGAN ZAT WARNA DISPERSI FORON YELLOW Rd DAN REAKTIF EVERCION RED HE-3B DENGAN VARIASI METODA PENCELUPAN
I.
Maksud dan Tujuan -
Melakukan proses pencelupan kain poliester-kapas poliester- kapas dengan zat warna dispersireaktif
-
Melakukan variasi pada kondisi kondisi proses proses yang yang telah ditentukan untuk keperluan keperluan analisa hasil pencelupan yang paling baik
-
Mengevaluasi Mengevaluasi faktor-faktor yang berpengaruh berpengaruh pada hasil pencelupan. pencelupan.
II. Teori Dasar 2.1. Serat Kapas Serat kapas merupakan serat alam dengan komposisi selulosa, pektin, zatzat yang mengandung protein, lilin dan abu. Selulosa merupakan polimer linier yang tersusun dari kondensasi molekul-molekul glukosa.
Derajat polimerisasinya sekitar 10.000 dengan berat molekul 1.580.000. Selulosa mengandung
gugus hidroksil yaitu 1 gugus promer dan 2 gugus
sekunder. Dalam hal morfologi serat penampang membujur serat kapas berbentuk pipih seperti pita terpilin. Penampang melintangnya berbentuk seperti ginjal yang terdiri dari : kutikula, dinding primer, lapisan antara, dinding sekunder dan lumen.
2.1.1. Sifat Fisika Serat Kapas Warna serat kapas tidak betul-betul putih. Biasanya sedikit berwarna
krem. Kekuatan serat / bundelnya adalah 70.000 sampai 96.700 pon / inci
persegi. Dalam keadaan basah, kekuatannya akan bertambah.
Mulurnya sekitar 4-13% dengan rata-rata rata-rata 7%.
Keliatan (toughness) adalah ukuran yang menunjukkan kemampuan
suatu benda untuk menerima kerja. Kekakuan (stiffness) adalah daya tahan terhadap perubahan bentuk
atau perbandingan kekuatan saat putus dengan mulur saat putus.
Moisture Regain serat kapas pada kondisi standar adalah 7-8,5%.
Berat jenis serat kapas berkisar 1,50-1,56.
Indeks bias serat kapas yang sejajar sumbu serat 1,58. Sedangkan
yang tegak lurus adalah 1,53.
2.1.2. Sifat Kimia Serat Kapas Tahan kondisi penyimpanan, pengolahan, dan pemakaian normal.
Rusak oleh oksidator dan penghirolisa.
Rusak cepat oleh asam kuat pekat dan rusak perlahan oleh asam
encer.
Sedikit terpengaruh oleh alkali, kecuali larutan alkali kuat yang menyebabkan penggelembungan serat.
Larut dalam kuproamonium hidroksida dan kuprietilen diamin.
Mudah terserang jamur dan bakteri dalam keadaan lembab dan hangat.
2.2 Serat Poliester Serat poliester merupakan suatu polimer yang mengandung gugus ester dan memiliki keteraturan struktur rantai yang menyebabkan rantai-rantai mampu saling berdekatan,sehingga gaya antar rantai polimer poliester dapat bekerja membentuk struktur yang teratur. Poliester merupakan serat sintetik yang bersifat hidrofob karena terjadi ikatan hidrogen antara gugus – OH dan gugus – COOH dalam molekul tersebut.Oleh karena itu serat poliester sulit didekati air atau zat warna.Serat ini dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol. Untuk dapat mendekatkan air terhadap serat yang hidrofob,maka kekuatan ikatan hidrogen dalam serat perlu dikurangi. Kenaikan suhu dapat memperbesar fibrasi molekul, akibatnya ikatan hidrogen dalam serat akan lemah dan air dapat mendekati serat. Disamping sifat hidrofob,faktor lain yang menyulitkan pencelupan ialah kerapatan serat poliester yang tinggi sekali sehingga sulit untuk dimasuki oleh molekul zat warna. Derajat kerapatan ini akan berkurang dengan adanya kenaikan suhu karena fibrasinya bertambah dan akibatnya ruang antar molekul makin besar pula.Molekul zat warna akan masuk dalam ruang antar molekul.
Sifat Fisika Poliester
1. Elektrostatik Serat poliester sangat menimbulkan elektrostatik selama proses.Selain itu kain poliester bila bersentuhan dengan kulit akan menyebabkan timbulnya listrik statis.Oleh karena itu perlu ditambahkan sifat anti statik pada serat poliester 2. Berat jenis Serat poliester memiliki berat jenis 1,38 g/cm 3. 3. Morfologi Serat poliester berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat, atau sesuai dengan bentuk spineret yang digunakan. 4. Kandungan air Serat sintetik pada umumnya memiliki kandungan air yang rendah yaitu antara 0-3 % .Serat poliester sendiri memiliki kandungan air 0,4 % 5. Derajat kristalinitas Derajat kristalinitas adalah faktor penting untuk serat poliester,karena derajat kristalinitas serat sangat berpengaruh pada daya serap zat warna, mulur, kekeuatan tarik,stabilitas dimensi, serta sifat-sifat lainya. 6. Pengaruh panas Serat poliester tahan terhadap panas sampai pada suhu 220 0C, diatas suhu ini akan memepengaruhi kekuatan, mulur, dan warnanya menjadi kekuningan. Suhu 230-240 C menyebabkan poliester melunak, suhu 260 C menyebabkan poliester meleleh. 7.
Sifat Elastis
Poliester memiliki sifat elastisitas yang baik dan ketahanan kusut yang baik.
Sifat Kimia Poliester Poliester tahan asam lemah meskipun pada suhu mendidih, dan tahan asam kuat dingin. Poliester tahan basa lemah tapi kurang tahan basa kuat. Poliester tahan zat oksidator, alkohol, keton, sabun, dan zat-zat untuk
pencucian kering. Polieater larut dalam metakresol panas, asam trifouro asetat-orto-cloro fenol.
2.3. Zat Warna Dispersi Zat Warna dispersi adalah zat warna yang kelarutannya dalam air sedikit sekali dan merupakan larutan dispersi. Zat warna tersebut digunakan untuk mewarnai serat-serat tekstil yang hidrofob. Menurut struktur kimianya zat warna dispersi merupakan senyawa azo atau antrakinon dengan berat molekul yang kecil dan tidak mengandung gugusan-gugusan pelarut. Dalam perdagangan zat warna dispersi merupakan senyawa-senyawa aromatik yang mengandung gugusan-gugusan hidroksil atau amina yang berfungsi sebagai donor atom hidrogen untuk mengadakan ikatan dengan gugusan-gugusan karbonil dalam serat, nama-nama zat warna dispersi dalam perdagangan antara lain ; Celliton, Dispersol, Setacyl, Artysil, Cibacet, dll. Contoh struktur zat warna dispersi : O2N
N=N
NH2
Cibacet Orange 2R
O
NH2
O
NH2
Artisil Direct Violet 2RP
Pencelupan suhu tinggi (heat temperature) adalah pencelupan dalam larutan celup dengan menggunakan tekanan, sehingga dapat diperoleh suhu yang tinggi yaitu sekitar 120 –130 0C. Pada pencelupan suhu tinggi dapat digunakan zat-zat warna dispersi yang ketahanan sinar lebih baik dan sukar menguap, tetapi hanya terserap sedikit pada pencelupan dibawah 100 0C. Dengan pencelupan suhu tinggi tidak akan terjadi pengurangan kekuatan serat selama suasana larutan netral atau sedikit asam, tetapi kerusakan bisa saja terjadi karena kemungkinan adanya sisa-sisa alkali sewaktu proses pemasakan, oleh karena itu pencucian setelah proses pemasakan sangatlah perlu dilakukan, kemudian dibilas dengan air yang mengandung asam asetat untuk memastikan bahwa tidak ada alkali yang tertinggal. Untuk zat warna dispersi celupan rata dapat menggunakan suhu 120
0
C,
sedangkan zat warna dispersi yang kurang dapat memberikan celupan yang kurang rata dapat menggunakan suhu 130
0
C. Beberapa contoh zat warna
dispersi yang dapat digunakan pada temperatur yang tinggi antara lain : Dispersol fast yellow GR
(C.I. Disperse Yellow 39)
Dispersol fast yellow A
(C.I. Disperse Yellow 1)
Dispersol fast Crimson B
(C.I. Disperse red 13 )
Duranol Red X8B
(C.I. Disperse Red 11)
Duranol violet RN
(C.I. Disperse violet 11)
Duranol Blue G
(C.I. Disperse Blue 26)
2.4. Zat Warna Reaktif Zat warna reaktif adalah suatu zat warna yang dapat mengadakan reaksi dengan serat sehingga zat warna tersebut merupakan bagian dari serat. Oleh karena itu, hasil celupan zat warna reaktif mempunyai ketahanan cuci yang sangat baik. Demikian pula karena berat molekul zat warna reaktif kecil maka kecerahan warnanya akan lebih baik daripada zat warna direk. Menurut reaksi yang terjadi, zat warna reaktif dapat dibagi menjadi 2 golongan: Golongan 1: Zat warna reaktif yang mengadakan reaksi subtitusi dengan serat dan membentuk ikatan pseude ester, misalnya : zat warna procion, cibanon, drimaren dan levafix. Golongan 2: Zat warna reaktif yang dapat mengadakan reaksi adisi dengan serat dan membentuk ikatan ester, misalnya : zat warna remasol dan remalan. Secara umum struktur zat warna yang larut dalam air dapat digambarkan sebagai berikut : S – K – P – R – X S = gugus pelarut misalnya gugus asam sulfonat dan karboksilat. K = khromofor misalnya sistem yang mengandung gugus azo dan antrakuinon. P = gugus penghubung antara kromofor dan sistem yang reaktif misalnya gugus amina dan amida. R = sistem yang reaktif misalnya pirimidin dan vinil. X = gugus reaktif yang mudah terlepas dari sistem yang reaktif misalnya gugus khlor dan sulfat. Struktur kimia zat warna reaktif dapat digambarkan sebagai berikut : C
SO3Na N=N
CH3
Cl
N
N
NH C
C
Cl
N
SO3Na
Kromofor zat warna reaktif mempunyai berat molekul yang kecil agar daya serap terhadap serat tidak besar sehingga zat warna yang tidak bereaksi dengan
serat mudah dihilangkan. Gugus penghubung dapat mempengaruhi daya serap dan ketahanan zat warna terhadap asam atau basa. Agar reaksi dapat berjalan dengan baik diperlukan penambahan alkali misalnya Natrium Silikat dan KOH karena apabila telah dikerjakan dengan alkali bahan akan tahan pencucian dan penyabunan. Disamping terjadi reaksi antara zat warna dengan serat yang membentuk ikatan pseude ester dan eter, molekul air juga dapat mengadakan reaksi hidrolisa dengan molekul zat warna, dengan memberikan komponen zat warna yang tidak reaktif lagi. Reaksi hidrolisa tersebut akan bertambah cepat dengan penaikan temperatur. Reaksi-reaksi Reaksi fiksasi Cl
D - NH -
+
HO – Sel
D – NH -
R
O - Sel
+ HCl
R
Reaksi Hidrolisis Cl
NH
D
R
+ HOH
D – NH -
OH
+ HCl
R
SO3Na Pemakaian zat warna reaktif secara panas yaitu untuk zat warna reaktif yang mempunyai kereaktifan rendah, misalnya procion H, cibacron dengan sistem reaktif mono-khlorotriazin, dan remazol denagan sistem reaktif vinil sulfon. Faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi hidrolisa : 1. kereaktifan zat warna. Apabila zat warna reaktifnya tinggi maka zat warna akan mudah rusak terhidrolisis. 2. kondisi celup. a. Temperatur. Telah disebutkan diatas bahwa dengan adanya penaikan temperatur maka reaksi hidrolisa bertambah cepat. b. pH. Dengan pH yang tinggi maka akan terjadi reaksi hidrolisa yang tinggi. c. H2O. reaksi hidrolisa juga akan tinggi jika pemakaian air banyak pula. Untuk mengurangi terjadinya reaksi hidrolisis maka digunakan metode penambahan alkali secara bertahap. Hal ini dimaksudkan agar mendapatkan hasil yang rata dan tua.
III.
PERCOBAAN
1. Resep Pencelupan
RESEP
1
2
3
Zw dispersi (% OWF)
1
Zw Reaktif (% OWF)
1
Pendispersi (ml/l)
1
CH3COOH 30% (ml/l)
1
Na2CO3 (g/l)
5
4
10
Pembasah (ml/l)
1
NaCl (g/l)
10
Vlot (1:X)
1 : 20
Metode
1 bath 1 stage
Suhu (˚C)
130 ˚ C
1 bath 2 stage
2 bath 2 stage
130˚C, 80˚C
Resep Pencucian Sabun Teepol : 1 cc/l Na2CO3 : 1 g/l O Suhu : 60 C Waktu : 10 menit Vlot : 1 : 20 Resep Pencucian R/C NaOH : 1 g/l Na2S2O4 : 2 g/l Teepol : 1 ml/l Suhu : 80 ˚C Waktu : 15 menit
FUNGSI ZAT
Zat warna dispersi : mewarnai serat poliester Zat warna reaktif : mewarnai serat kapas Pendispersi : mendispersikan zat warna ke dalam larutan dan berfungsi sebagai larutan suspensi dan menambah kelarutan zat warna
Asam asetat NaCl
: mengatur pH larutan celup : membantu mendorong penyeapan zat warna reaktif
Na2CO3 Teepol
: membantu proses fiksasi zat warna reakif : meratakan dan mempercepat proses pembasahan kain
2. Skema Proses Pencelupan Metoda 1 bath 1 stage
ZW Dispersi ZW Reaktif CH3COOH Pendispersi
Na2CO3
O
130 C Teepol Na2CO3 NaCl
0
10
25
60
70 (menit)
60
70 (menit)
Metoda 1 bath 2 stage O
130 C ZW Dispersi CH3COOH Pendispersi
0
10
ZW Reaktif Pembasah NaCl
25
O
80 C
Na2CO3 Teepol Na2CO3
25
60
0
Na2CO 3
15 (menit)
0
15 (menit)
Metode 2 bath 2 stage O
130 C ZW dispersi CH3COOH Pendispersi Pembasah
0
10
Zw reaktif Teepol Kain
NaOH Teepol Na2S2O4
0
25
10
0
60
70 (menit)
Teepol Na2CO3
NaCl
10
25
55
60 (menit)
0
15 (menit)
3. Diagram Alir Percobaan -
-
-
Metoda 1 bath 1 stage Persiapan bahan -- pencelupan 1 bath 1 stage dispersi/reaktif --pencucian sabun --pengeringan Metoda 1 bath 2 stage Persiapan bahan -- pencelupan disperse--pencelupan reaktif -- pencucian sabun -- pengeringan Metoda 2 bath 2 stage Persiapan bahan -- pencelupan dispersi – pencucian R/C--encelupan reaktif-pencucian sabun --pengeringan
4. Data Percobaan Kapas Kain Uji Metode 1 bath 1 stage Metode 1 bath 2 stage Metode 2 bath 2 stage
Poliester Ketuaan Kerataan Warna Warna
Ketuaan Warna
Kerataan Warna
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
4
Keterangan grade nilai: 1 2 3 4 5
= jelek = kurang = cukup = baik = sangat baik GRAFIK KETUAAN dan KERATAAN WARNA
5 4 3 kerataan& ketuaan
2 1 0 kain 1
kain 2
kain 3
kain 4
IV.
DISKUSI Kain T/C adalah kain yang tersusun atau terdiri dari campuran dua macam serat,yaitu serat kapas serta serat polyester. Kedua serat ini memiliki sifat yang berbeda antara satu dan yang lainnya. Diantaranya adalah sifat dari serat polyester yang bersifat hidrofob karena partikel molekul kain polyester sangat rapat bila dibandingkan dengan kain dan kain kapas yang bersifat hidrofil, kondisi pH pencelupan (polyester membutuhkan suasana asam dalam proses pencelupannya,sedangkan kapas memerlukan suasana basa dalam pencelupannya), serta perbedaan suhu pencelupan. Zat warna dispersi akan berikatan fisika dengan serat polyester,sedangkan zat warna reaktif akan berikatan kovalen dengan serat kapas.Zat warna dispersi sukar larut dalam air,sehingga pada proses pelarutannya diperlukan zat pembantu berupa pendispersi yang memiliki fungsi untuk mendispersikan molekul zat warna dispersi. Pencelupan menggunakan serat campuran memerlukan 2 jenis zat warna yang kompatibel dengan sifat seratnya.Salah satunya adalah pencelupan serat campuran T/C yang dapat dicelup dengan zat warna disperse untuk bagian serat poliesternya dan zat warna reaktif untuk serat kapasnya. Namun pada pencelupan menggunakan zat warna campuran terdapat beberapa kendala,diantaranya adalah perbedaan sifat serat dan kondisi pencelupannya. Sehingga pada pemilihan zat warna campuran harus disesuaikan agar didapatkan hasil pencelupan yang baik.Selain pemilihan zat warna pemilihan metoda pencelupan juga dapat dilakukan. Proses pencelupan zat warna disperse-reaktif menggunakan metode 1 bath 1 stage dengan zat warna reaktif jenis MCT-zat warna dispersi akan menghasilkan warna yang muda hal ini disebabkan karena zat warna dan semua zat pembantu dimasukkan secara bersamaan di awal proses, dan juga kerataan yang dihasilkan tidak sebaik kain yang dicelup dengan metode 1 bath 2 stage, dan 2 bath 2 stage. Hal yang harus diperhatikan pada proses ini adalah pemilihan zat warna,kondisi proses, serta pemilihan zat pembantu.Kita harus memilih zat warna dispersi yang memiliki penodaan pada serat kapas sekecil mungkin, yaitu zat warna dispersi yang bermolekul besar yaitu zat warna disperse tipe C atau D. Karena dengan molekulnya yang besar, zat warna akan semakin hidrofob sehingga akan terjadi tolak menolak dengan serat kapas dan penodaan semakin kecil. Untuk mempermudah dalam pencelupan juga, bisa dipilih zat warna reaktif yang fiksasinya dalam suasana netral, yaitu zat warna reaktif dengan gugus reaktif
mononicotineacid triazin, sehingga pemilihan zat warna disperse tidak perlu zat warna dispersi yang tahan alkali. Penggunaan zat warna disperse harus dipilih zat warna disperse yang tahan alkali, karena diakhir pencelupan akan ada penambahan alkali untuk fiksasi zat warna reaktif. Sehingga kita harus memilih zat warna disperse antrakuinon yang tahan zat kimia. Selain zat warna disperse, pemilihan zat warna reaktif juga harus tepat. Karena proses pencelupan dilakukan pada suhu tinggi (130˚C), maka kita harus memilih zat warna reaktif yang tahan suhu tinggi, yaitu zat warna reaktif yang bermolekul sangat besar (MCT). Karena pada suhu 130 oC pori-pori serat akan terbuka lebih lebar dan jika menggunakan zw reaktif yang bermolekul kecil maka afiinitasnya akan berkurang yang diakibatkan oleh zat warna yang keluar masuk serat.
Pencelupan zat warna disperse-reaktif menggunakan metode 1 bath 2 stage dengan zat warna reaktif jenis MCT-zat warna dispersi akan menghasilkan warna sedang.Metode 1 bath 2 stage memiliki hasil yang lebih baik dari metode 1 bath 1 stage selain dari sisi ekonomi, maupun resiko belang.Pada metode 1 bath 1 stage ini tidak dilakukan proses pencucian reduksi sehingga masih memungkinkan terjadinya staining zat warna disperse pada serat kapas.
Pencelupan zat warna disperse- reaktif menggunakan metode 2 bath 2 stage dengan zat warna disperse-reaktif akan menghasilkan warna celupan yang tua dengan tingkat kerataan yang baik. Hal ini dikarenakan oleh terpisahnya kedua proses pencelupan menggunakan 2 jenis zat warna yang berbeda, dalam hal pH ( untuk pencelupan polyester-suasana asam,untuk pencelupan kapas-suasana alkali), kondisi pencelupan serta suhu pencelupan.Selain itu juga karena pada proses pencelupan menggunakan metode 2 bath 2 stage dilakukan proses cuci reduksi. Untuk mendapatkan hasil celupan yang baik pada proses ini sebaiknya menggunakan zat warna reaktif yang memiliki 2 gugus fungsi kereaktifan yang sama maupun berbeda, karena pada prosesnya zat warna reaktif yang memiliki 2 gugus fungsi reaktif akan mengurangi hidrolisis zat warna dalam air.Karena zat warna reaktif yang hanya memiliki satu gugus reaktif saja kurang stabil dalam air atau mudah terhidrolisis dalam air.
V.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan yang paling baik untuk pencelupan kain t/c dengan zat warna dispersi reaktif adalah pencelupan dengan menggunakan metoda 2 bath 2 stage.
VI. DAFTAR PUSTAKA Teknologi Pengelantangan, Pencelupan dan Pencapan, ITT Bandung. Serat-serat Tekstil, ITT Bandung
LAPORAN PRAKTIKUM PENCELUPAN III
PENCELUPAN POLIESTER/KAPAS DENGAN ZAT WARNA DISPERSI FORON YELLOW Rd DAN REAKTIF EVERCION RED HE-3B DENGAN VARIASI METODA PENCELUPAN
Disusun Oleh Rifka Khilda
(11020060)
Sarah Rosyidah
(11020068)
Septiana N. F
(11020069)
Wiwin Sri W
(11020073)
Grup
: 3K-4
Dosen
: M. Ichwan, AT,MS.Eng.
Asisten
: Priatna Mia E.
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL BANDUNG 2014
