MAKSUD DAN TUJUAN
Maksud dari praktikum ini adalah untuk mencelup kain kapas dengan zat warna pigmen dengan variasi metoda dan katalis yang bertujuan untuk mengetahui tingkat kerataan dan ketuan warna yang dihasilkan.
DASAR TEORI
Serat Kapas
Kapas adalah serat halus yang menyelubungi biji beberapa jenis Gossypium (biasa disebut "pohon"/tanaman kapas), tumbuhan 'semak' yang berasal dari daerah tropika dan subtropika. Serat kapas menjadi bahan penting dalam industri tekstil. Serat itu dapat dipintal menjadi benang dan ditenun menjadi kain. Produk tekstil dari serat kapas biasa disebut sebagai katun (benang maupun kainnya).
2.1.1 Strukrur Serat Kapas
Serat kapas tersusun atas selulosa yang komposisi murninya telah lama diketahui sebagai zat yang terdiri dari unit-unit anhidro-beta-glukosa dengan rumus empiris (C6H10O5)n dengan n adalah derajat polimerisasi yang tergantung dari besarnya molekul.
Selulosa dengan rumus empiris (C6H10O5)n merupakan suatu rantai polimer linier yang tersusun dari kondensat molekul-molekul glukosa yang dihubungkan oleh jembatan oksigen pada posisi atom karbon nomor satu dan empat. Stuktur rantai-rantai molekul selulosa disusun dan diikat satu dengan yang lainnya melalui ikatan Van der Waals. Struktur kimia dari selulosa dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Setiap satuan glukosa mengandung tiga gugus hidroksil (-OH). Gugus hidroksil pada atom karbon nomor lima merupakan alkohol primer (-CH2OH), sedangkan pada posisi 2 dan 3 merupakan alkohol sekunder (HCOH). Kedua jenis alkohol tersebut mempunyai tingkat kereaktifan yang berbeda. Gugus hidroksil alkohol primer lebih reaktif daripada gugus hidroksil alkohol sekunder. Gugus hidroksil merupakan gugus fungsional yang sangat menentukan sifat kimia serat kapas, sehingga serat selulosa dinotasikan sebagai sel-OH dalam penulisan mekanisme reaksi. Susunan Fisika Serat Kapas
Komposisi fisika serat kapas terdiri dari bagian amorf dan kristalin, dimana bagian amorf mempunyai daya serap yang lebih besar dari pada bagian kristalin, tetapi kekuatannya lebih kecil. Pada bagian kristalin memiliki susunan molekul yang teratur dan sejajar satu sama lain. Sedangkan pada bagian amorf, susunan molekulnya tersusun secara tidak pararel dan tidak teratur. Bagian kristalin dan amorf pada serat kapas disajikan pada Gambar 2.3 dibawah ini :
Sifat Kimia Kapas
Pengaruh asam
Serat kapas tahan terhadap asam lemah, sedangkan asam kuat akan mengurangi kekuatan serat kapas karena dapat memutuskan rantai molekul selulosa (hidroselulosa).
Pengaruh alkali
Alkali kuat pada suhu didih air dan pengaruh adanya oksigen dalam udara akan menyebabkan terbentuknya oksiselulosa. Alkali pada kondisi tertentu akan mengelembungkan serat kapas.
Pengaruh oksidator
Oksidator dapat menyebabkan terjadinya oksiselulosa yang mengakibatkan penurunan kekuatan serat. Derajat kerusakan serat bergantung pada konsentrasi, pH dan suhu pengerjaan.
Pengaruh mikroorganisma
Dalam keadaan lembab dan hangat, serat kapas mudah terserang jamur dan bakteri. Tetapi pada kondisi kering, serat kapas mempunyai ketahanan yang cukup baik terhadap jamur dan mikroorganisma.
2.1.3 Sifat Fisika
Warna
Warna kapas tidak betul-betul putih, biasanya sedikit cream. Warna kapas akan semakin tua setelah penyimpanannya selama 2-5 tahun. Ada pula kapas-kapas yang berwarna lebih tua, dengan warna-warna dari caramel,khaki sampai beige. Karena pengaruh cuaca yang lama debu, kotoran akan menyebabkan warna keabu-abuan.
Kekuatan
Kekuatan serat kapas terutama dipengaruhi oleh kadar selulosa dalam serat, panjang rantai dan orientasinya. Kekuatan serat kaps per bundel rata-rata adalah 96.700 pound per inci2 dengan minimum 70.000 dan maksimum 116.000 pound per inci2. Kekuatan serat pada umumnya menurun pada waktu basah tetapi sebaliknya kekuatan kapas dalam keadaan basah makin tinggi.
Hal ini dijelaskan bahwa apabila gaya diberikan pada serat kapas kering, distribusi tegangan dalam serat tidak merata karena bentuk serat kapas yang terpuntir dan tak teratur.Dalam keadaan basah serat kapas menggelembung berbentuk silinder, diikutin dengan kenaikan derajat orientasi, sehingga distribusi tegangan lebih rata dan kekuatan seratnya naik.
Mulur
Mulur saat putus serat kapas termasuk tinggi diantara serat-serat selulosa alam, kira-kira dua kali mulur rami. Diantara serat-serat alam hanya sutera dan wol yang mempunyai mulur lebih tinggi dari kapas. Mulur serat kapas berkisar antara 4 – 13 % bergantung pada jenisnya dengan mulur rata-rata 7%.
Keliatan ( toughness )
Keliatan adalah ukuran yang menunjukkan kemampuan suatu benda untuk menerima kerja, dan merupakan sifat yang penting untuk serat-serat tekstil terutama yang dipergunakan sebagai tekstil untuk keperluan industri.
Diantara serat-serat selulosa alam, keliatan serat kapas relatif tinggi tetapi dibanding dengan serat-serat selulosa yang diregenerasi. Sutera dan wol keliatannya lebih tinggi.
Kekakuan ( stiffness )
Kekakuan didefenisikan sebagai daya tahan terdahap perubahan bentuk dan untuk tekstil biasanya dinyatakan sebagai perbandingan antara kekuatan saat putus dengan mulur saat putus. Kekuatan dipengaruhi oleh berat molekul, kekakuan rantai selulosa, derajat kristalinitas dan terutama derajat orientasi rantai selulosa.
Moisture Regain
Serat kapas mempunyai afinitas yang besar terhadap air, dan air mempunyai pengaruh yang nyata pada sifat-sifat serat. Serat kapas yang sangat kering bersifat kasar, rapuh dan kekuatannya rendah. Moisture regain yang didapatkan dengan cara menghilangkan lembab ( desorpsi ) sedikit lebih tinggi dari yang didapatkan dengan cara penyerapan lembab. Moisture regain serat kapas pada kondisi standard berkisar antara 7 – 8,5 %.
Zat Warna Pigmen
Zat warna pigmen hanya berupa kromogen zat warna yang tidak mempunyai gugus yang dapat berikatan dengan serat sehingga dalam proses pencapan dan pencelupannya perlu dibantu dengan binder yang berperan sebagai zat pengikat antara serat dan zat warna,sehingga ketahanan lunturnya sangat dintentukan dengan kekuatan pelapisan zat warnaa oleh binder yang digunakan.
Untuk pencelupan kain kapas dengan zat warna pigmen digunakan cara padding yang diikuti dengan proses pengeringan dan thermofikasi (curing/baking). Pada proses curing pada suhu 140oC dan suasana asam, binder akan berpolimerisasi membentuk lapisan film pengikat zat warna pigmen.Suasasna asam diperoleh dari penguraian katalis karena adanya panas pada waktu proses thermofikasi (curing/baking)
Katalis yang digunakan adalah senyawa garam asam seperti ammonium klorida.Magnesium klorida, diamonium fosfat, dan lain-lain. Jenis katalis dan jenis binder yang digunakan harus berkesesuaian, dalam hal ini suhu penguraian katalis harus sesuai suhu untuk polimerisasi binder yang digunakan.
Bberapa kelemahan pencelupan dengan zat warna pigmen adalah :
Ketahan gosok yang baik
Sulit mencelup warna tua
Pegangan kaku
Keuntunga yang diperoleh adalah :
Selesai pencelupan tidak perlu ada proses pencucian
Prosesnya yang sederhana, biaya pencelupannya murah.
Warnanya bervariasi dari warna biasa hingga warna metalik
Untuk memperbaiki tahan luntur hasil pencelupan zat warna pigmen, ke dalam resep larutan pad zat warna pigmen dapat ditambahkan zat pemiksasi atau resi anti kusut yang bersifat reaktan sehingga setelah proses thermofiksasi zat warna pigmen akan di ikat oleh lapisan film dari binder dari resin.
Sedangkan ntuk mengurangi kekakuan kain hasil pencelupan dengan zat warna pigmen kedalam resep pencelupan zat warna pigmen dapat ditambhakan zat pelembut.
Reaksi katalis penguraian katalis : (MgCl2, DAP, (NH4)2SO4
MgCl2, + 2H2O 2HCl + Mg(OH)2
Reaksi polimerisasi binder :
Prinsip Pencelupan Zat Warna Pigmen
Zat warna pigmen merupakan zat warna yang tidak larut dalam air dan tidak mempunyai afinitas terhadap bahan tekstil. Resin pengikat akan membentuk lapisan film yang dapat melindungi zat warna pigmen dan mampu berikatan dengan serat sehingga tahan cucinya baik.
Namun pembentukan lapisan film menyebabkan pegangan kain menjadi kaku. Selain itu, apabila ukuran molekulnya terlalu besar sangat sukar dilindungi lapisan film sehingga ketahanan gosoknya kurang. Oleh karena itu zat warna pigmen hanya digunakan untuk menghasilkan warna muda.
Pencelupan dengan zat warna pigmen tidak dapat dilakukan secara konvensional karena zat warna pigmen tidak mempunyai afinitas terhadap serat dan tidak dapat dilarutkan dalam pelarut apapun. Umumnya zat warna pigmen hanya digunakan untuk mencelup serat selulosa yang tidak bersifat termoplastis. Hal ini menyebabkan zat warna tidak dapat masuk ke dalam serat sehingga tidak terikat secara sempurna. Ikatan antara zat warna dan serat dapat diperbaiki dengan zat pengikat berupa resin, yaitu senyawa berberat molekul rendah yang mampu berpolimerisasi membentuk jaringan tiga dimensi yang berikatan dengan serat dan membentuk lapisan film yang sangat tipis.
Pembentukan lapisan film memerlukan bantuan panas dan suasana asam. Hal tersebut diperoleh dengan proses pemanas awetan (curing) dan dengan bantuan katalisator yang mampu menghasilkan asam pada waktu pemanas awetan. Resin yang umum digunakan yaitu resin alkid dengan katalisator magnesium klorida, diamonium fosfat, dan sebagainya.
ALAT DAN BAHAN
Alat
Pengaduk
Gelas Kimia 500 ml
Gelas Ukur 100 ml
Bunsen
Kassa
Termometer
Neraca analitik
Pipet ukur
Mesin Padder
Stenter
Mesin Pemanas Awetan
Bahan
Zat Warna Pigmen Yellow
Binder
Katalis (MgOH)
Resin anti kusut
Resin pelembut
SKEMA KERJA
Diagram Alir
Metoda I
Curing140oC, 2 menitCuring140oC, 2 menitDrying100oC, 1 menitDrying100oC, 1 menitPadding Larutan Zat WarnaPadding Larutan Zat Warna
Curing
140oC, 2 menit
Curing
140oC, 2 menit
Drying
100oC, 1 menit
Drying
100oC, 1 menit
Padding Larutan Zat Warna
Padding Larutan Zat Warna
Metode II
Curing140oC, 2 menitCuring140oC, 2 menitPadding Larutan Zat WarnaPadding Larutan Zat Warna
Curing
140oC, 2 menit
Curing
140oC, 2 menit
Padding Larutan Zat Warna
Padding Larutan Zat Warna
Skema Proses
Metoda I
Metoda II
V. RESEP
Resep No.
1
2
3
4
Zat Warna
g/l
20
20
20
20
Binder
g/l
40
40
40
40
Katalis
g/l
5
10
5
10
Resin anti kusut
g/l
10
10
10
10
Resin Pelembut
g/l
-
-
10
10
WPU
%
70%
70%
70%
70%
Metode Celup
1
1
2
2
VI. FUNGSI ZAT
Zat pembantu yang perlu untuk pencelupan zat warna pigmen meliputi binder, katalis, resin anti kusut, dan rein pelembut.Fungsi zat tersebut adalah sebagai berikut :
Zat warna : untuk mewarnai bahan
Binder : sebagai pembuat lapisan film sehingga dapat mengikat zat warna pigmen pada permukaan serat.
Katalis :Sebagai donor asam agar binder dapat berpolimerisasi membentuk lapisan film.
Resin Anti Kusut :Untuk memperbaiki hasil celup agar tidak mudah kusut sehingga struktur yang terbentuk tidak terputus saat terjadi pelipatan dan menambah ketahanan luntur warna hasil celup dengan zat warna pigmen.
Resin Pelembut : Untuk memperbaiki hasil celupan agar tidak kaku.
PERHITUNGAN RESEP
Resep 1
Zat Warna : 201000 x 50 = 1 gr
Binder : 401000 x 50 = 2 gr
Katalis : 51000 x 50 = 0,25 gr
Resin anti kusut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Metode : 1
Resep 2
Zat Warna : 201000 x 50 = 1 gr
Binder : 401000 x 50 = 2 gr
Katalis : 101000 x 50 = 0,5 gr
Resin anti kusut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Resin Pelembut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Metode : 1
Resep 3
Zat Warna : 201000 x 50 = 1 gr
Binder : 401000 x 50 = 2 gr
Katalis : 51000 x 50 = 0,25 gr
Resin anti kusut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Metode : 2
Resep 4
Zat Warna : 201000 x 50 = 1 gr
Binder : 401000 x 50 = 2 gr
Katalis : 101000 x 50 = 0,5 gr
Resin anti kusut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Resin Pelembut : 101000 x 50 = 0,5 gr
Metode : 2
VII.DATA PERCOBAAN
111\\
VARIASI RSEP
KERATAAN WARNA
KETUAAN WARNA
RESEP 1
9
9
RESEP 2
8
7
RESEP 3
6
6
RESEP 4
7
8
PEMBAHASAN
Dari hasil evaluasi ketuaan warna serta kerataan warna di dapatkan hasil percobaan secara keseluruhan sebagai berikut :
Resep 1 dengan Resep 2
Pada resep ini memakai metode 2 , dimana resep sama sama menggunkan metode 1 yaitu sama-sama menggunkan pad-dry-curring.Pada metode 1 ini dry berfungsi untuk menghlangkan air dan curring adala usaha untuk terjadinya lapisan film yang dihasilkan dari pecahnya katalis sehingga menghasilkan asam.Dengan adanya asam dan panas itulah binder dapat berpolimerisasi membentuk lapisan film.
Namun perbedaan dikedua resep adalah penggunaan katalis.Resep 1 memakai 5 g/l sedangkan resp 2 memakai 10 g/l.Dari resep keduanya, resep 1 menunjukan hasil yan baik dibandingkan resep 2.Hal tersebut bisa terjadi kemungkinan besar kosentrasi katalis yang berlebih dapat menyebabkan asam yang dihasilkan saat pemecahan katalis pada curing berlebih,sehingga suasana terlalu asam yang mungkin menyebabkan bagian kain yang rusak karena pada dasarnya kain kapas akan rusak pada suasana asam yang berlebih atau bisa saja pemberian katalisator membuat gerak molekul yang tidak beraturan sehingga proses ardsorpsinya kurang maksimal.Sehingga di hasilkan dengan penggunaan 5 g/l katalis lebih baik disbanding 10 g/l.
Resep 3 dan 4
Pada kedua resep ini adalah memakai metode 2 dimana hanya menggunakan pad-dry dan yang berbedaa adalah pada kosentrasi katalis yang digunakan. Resep 4 menggunakan 10 g/l dan resep 3 memakai 5 g/l.Dari kedua resep ini, resep 4 lebih baik ketuaan warna dan kerataannya dibanding resep 3,kemungkinan yang tejadi dari hal ini adalah mungkin pada saat kosentrasi 5 g/l asam menguap sehingga polimerisasi binder tidak terjadi.Sehingga didapatkan kosentrasi 10 g/l yang memiliki hail yang baik dibandingkan kosentrasi katali 5 g/l.
Resep 1 dan 3
Pada kedua resep ini adalah sama-sama memakai katalis dengan kosentrasi 5 g/l namun perbedaan dari keduanya adalah penggunaan metode.Dimana resep satu menggunakan metode 1 (pad-dry-cur) dan resep 3 memakai metode 2 (pad-dry).Dari hasil praktikum didapatkan untuk metoda 1 lebih baik hasilnya dibanding metode 2 karena pada dasarnya polimerisasi binder dan terbentuknya lapisan film terjadi pada saat proses curring dimana dengan suhu yang di tinggi katalis akan pecah dan menghasil asam.Dan asam itulah yang nantinya akan menghasilkan lapisan film tipis pada bahan sehingga zat warna pigmen bisa menempel dipermukaan kain.
Resep 2 dan 4
Pada kedua resep ini adalah sama-sama memakai katalis dengan kosentrasi 10 g/l namun perbedaan dari keduanya adalah penggunaan metode.Dimana resep 2 menggunakan metode 1 (pad-dry-cur) dan resep 4 memakai metode 2 (pad-dry).Dari hasil evaluasi menunjukan bahwa resep 2 memiliki nilai kerataan yang lebih baik dibanding resep 4, namun untuk ketuaan resep 4 memiliki ketuaan yang lebih unggu dari resep 2.Hal ini menunjukan bahwa, kerataan yang dimiliki dari resep 2 adala pengaruh dari curing yang mana film terbentuk untuk mengikat zat warna pada kain sehingga tidak mudah lepas kembali.Dan untuk ketuaan warna, kemungkinan asam yang terkadung pada resep 2 yang memakai curing menguap sebagian sehingga kerja binder kurang optimum dan hasil pewarnaan kainpun kurang optimum.
KESIMPULAN
Dari hasil praktikum dapat disimpulkan bahwa resep 1 (pad-dry-curing koentrasi katalis 5 g/l) memiliki ketuaan warna yang baik dan rata yang baik dibanding resep lain
.
DAFTAR PUSTAKA
Soeprijono,p;et al;serat-serat tekstil,teksbook ITT,1973
Rasjid,djupri,et al;teknologi pengelantangan,pencelupan dan pencapan,teksbook ITT,1973
Visckerstaff,T.Physical chemistry of dyeing olver and dyes,London,1950.
LAPORAN PRAKTIKUM
TEKNOLOGI PENCELUPAN I
PENCELUPAN ZAT WARNA REAKTIF PANAS PADA KAIN KAPAS
NAMA KELOMPOK : Aditya Rachman(15020061)
Afrizal Nurdiansyah (15020063)
Nadia Hendayani (15020079)
Shanti Rahmawati (15020086)
GRUP : 2K3
DOSEN : Hj Hanny.H.K,S.Teks
ASISTEN : Ir. Elly K., Bk. Teks., M.Pd
Eka O., S.ST
POLITEKNIK SEKOLAH TINGGI TEKSTIL BANDUNG
BANDUNG
2017
