“Pencapan discharge dispersi pada kain polyester 100%”
1. Maksud dan Tujuan Maksud : Mempelajari prinsip-prinsip dasar proses pencapan discharge pada kain polyester dengan zat warna disperse. Tujuan
: Mengetahui pengaruh variasi pasta cap putih, pasta cap warna, Na2CO3 dan suhu thermofiksasi terhadap kerataan, ketuaan, ketajaman motif, kekakuan, dan ketahanan cuci.
2. Teori Dasar Serat Poliester Serat poliester adalah serat sintetik yang terbentuk dari molekul polimer poliester linier dengan susunan paling sedikit 85 % berat senyawa dari hidroksi alkohol dan asam tereftalat.
Penampang melintang poliester
Penampang membujur poliester
Serat poliester pertama kali diperkenalkan pada tahun 1953. Poliester merupakan polimer yang diperoleh dari reaksi senyawa asam dan alkohol. Calico Printers Association dari Inggris menyempurnakan penelitian Dr. Carothers dari Du Port dan memperoleh hak paten untuk seluruh bagian dunia kecuali Amerika Serikat yang khusus ditangani oleh Du Pont.Serat poliester cepat sekali memperoleh perhatian konsumen oleh karena sifat mudah penangananya (easy of care), bersifat cuci pakai (wash and wear), tahan kusut dan awet. Pembuatan Serat Poliester Serat poliester dibuat secara pemintalan leleh dari dua jenis asam tereftalat. Molekul – molekulnya besar dan kaku, sukar di bengkokkan dan mudah kembali ke bentuk semula setelah berubah bentuknya.Perbedaan utama antara kedua jenis polimer tersebut adalah sifat tahan panas dari Dacron yang lebih dari serat kodel, tetapi penyerapan terhadap uap air kecil. Gugus – gugus kimia dalam serat dapat bersatu atau bergabung dengan zat
warna yang sangat kecil. Pencelupannya dapat dilakukan pada suhu dibawah 100 0C dengan dibantu zat penggelembung serat. Zat tersebut akan memudahkan zat warna masuk kedalam serat. Sifat – sifat Poliester Serat poliester apabila dilihat dengan mikroskop kenampakannya hampir serupa dengan serat nilon, yakni memanjang seperti silindar bulat dan bulat seperti pada umumnya serat sintetik yang dipintal dengan cara pelelehan.Serat poliester memilki kekuatan dan tahan gosok yang tinggi. Tetapi sifat kembali dari mulur (tensile recovery) pada peregangan tinggi tidak sebaik nilon. Sifat ini dapat terlihat pada percobaan berikut :
Serat
Persentase kembali dari mulur 1 % mulur
Dacron 91
3%
5%
15 %
76
63
40
88
86
77
56 (biasa) Nilon
81
200 (biasa)
Serat poliester memiliki daya ke bentuk asli yang sangat baik. Sifat ini sangat penting untuk bahan – bahan pakaian. Kekusutan pada bahan celana dari serat poliester akan lekas menjadi rapih kembali dibandingkan serat nilon. Sifat tersebut serupa dengan serat wol. Daya serap serat poliester terhadap air lebih sedikit dibandingkan dengan nilon. Oleh karena serat poliester sedikit menyerap air dan mudah kembali kebentuk semula pada tarikan yang kecil, maka serat tersebut sangat baik untuk bahan tekstil yang dilipat permanen dan bersifat cuci dan pakai. Daya serap terhadap air sangat rendah antara 0,4 – 0,8 % pada kondisi standar (suhu 21 0C dan kelembaban relatif 65 %). Tetapi keuntungan serat poliester sukar dikotori oleh kotoran yang larut dalam air dan juga lekas kering. Kekurangannya poliester tidak enak dipakai, sukar dicelup dan menimbulkan listrik statis. Serta peka terhadap panas. Kekuatan poliester dalam keadaan basah hampir sama dengan dalam keadaan kering. Kekuatan poliester dapat tinggi disebabkan karena proses peregangan dingin pada
waktu pemintalannya akan menyebabkan terjadinya pengkristalan molekul dengan baik, demikian pula berat molekulnya dapat tinggi. Kekuatan poliester berkisar 4,0 – 7,5 gram / denier dengan mulur 40 % - 25 %. Kelentingannya yang baik, cepat kering dan peka terhadap panas menyebabkan serat poliester banyak digunakan untuk tekstil rumah tangga, alas duduk mobil atau tutup tempat tidur. Serat poliester pada umumnya tahan terhadap asam maupun basa yang lemah tetapi kurang tahan terhadap basa kuat dan dapat dikelantang dengan zat pengelantang kapas. Demikian pula tahan terhadap serangga, jamur dan bakteri, sedangkan terhadap sinar matahari ketahanannya cukup baik.
Zat Warna Dispersi Historial Zat Warna Dispersi Zat warna dispersi pertama dibuat pada tahun 1923 oleh Baddley dan Shepherdson dari British Dyestuffe sebagai zat warna Dispersol. Dan Ellis dari British Cabanase menemukan zat warna S.R.A (Sulpho Ricinolei Acid). Zat warna ini mulai ditemukan untuk mencelup serat selulosa asetat yang bersifat hidrofob dan mampu menyerap zat organik yang tidak larut dalam air, dengan membuatnya dalam bentuk suspensi. Penemuan zat dispersi ini menjadi sangat penting dengan ditemukannya serat sintetik lainnya yang sifatnya lebih hidrofob daripada serat selulosa asetat, seperti serat Poliamida, Poliester dan Poliakrilat. Terutama untuk serat poliester yang kebanyakan hanya dapat dicelup dengan zar warna dispersi. Definisi Zat Warna Dispersi Zat warna dispersi adalah zat warna organik yang dibuat secara sintesis, yang kelarutannya dalam air sedikit dan merupakan larutan dispersi. Zat warna tersebut digunakan untuk mewarnai serat-serat sintetis atau serat tekstil yang bersifat hidrofob. Zat warna ini mempunyai berat molekul yang kecil dan tidak mengandung gugus pelarut. Dalam pemakaiannya diperlukan zat pembantu yang berfungsi untuk mendispersikan zat warna dan mendistribusikannya secara merata didalam larutan, yang disebut zat pendispersi. Zat warna dispersi dapat mewarnai serat poliester dengan baik jika memakai zat pengemban atau dengan temperatur tekanan tinggi. Zat warna dispersi mula-mula diperdagangkan dalam bentuk pasta, tetapi sekarang dapat diperoleh dalam bentuk bubuk.
Contoh struktur zat warna disperse: NC O2N
N N
N
C2H5 C2H5
CI. DIsperse Red 71
Sifat-sifat umum zat warna dispersi a) Tidak larut dalam air, karena tidak mempunyai gugus pelarut didalam struktur molekul b) Pada umumnya zat warna dispersi berasal dari turunan azo, antrakwinon/nitro akril amina dengan berat molekul rendah c) Mempunyai titik leleh yang cukup tinggi yaitu 1500C dengan ukuran partikel antara 0,5-2 mikron d) Bersifat non-ionik, walaupun mengandung gugus-gugus – NH2 – NHR – OH e) Selama proses pencapan dengan zat dispersi tidak mengalami perubahan kimia Sifat – sifat kimia zat warna dispersi Berlainan dengan serat tekstil yang lain polyester tidak mempunyai gugus ionik sehingga tidak dapat dicelup berdasarkan mekanisme ionik (semi ionik). Serat ini hanya dapat dicelup dengan zat warna non ionik (zat warna.dispersi) yang praktis tidak larut dalam air. Cara melarutkannya dengan bantuan zat lain. Zat warna dispersi di gunakan dalam bentuk dispersi yang halus dalam air ukuran partikel dispersi 0,5 mikron di sebabkan oleh sifatnya yang hidrofobik maka zat warna ini mempunyai daya afinitas yang tinggi terhadap serat polyester yang juga bersifat hidrofobik. Dalam proses pencelupan, partikel zat warna masuk kedalam serat dalam keadaan terdispersi molekuler dan terikat dalam serat. Zat warna dispersi dapat di buat dari beberapa struktur kimia yang berbeda. Struktur kimia yang umum di gunakan dalam zat warna dispersi dan persentasi penggunaannya adalah sebagai berikut:
Azo (N=N) : 55%
Diazo (N=N-N=N) : 10%
Antrakwinon : 20%
Lain – lain : 15%
Zat warna dispersi jenis azo adalah zat warna jenis ini umumnya mempunyai sifatsifat sebagai berikut : a) Daya pewarnaan yang tinggi b) Pemakaian ekonomis c) Sifat kerataan celupan bervariasi, ada yang mudah rata ada juga yang sulit tetapi secara umum lebih sulit dari jenis antrakwinon d) Termomigrasi relatif lebih baik dari pada antrakwinon e) Daya punutup ketidak rataan benang kurang lebih sebanding dengan antrakwinon. Zat warna dispersi jenis diazo adalah zat warna dispersi yang umumnya mempunyai sifat yang sama dengan jenis azo tetapi mempunyai daya sublimasi yang tinggi. Zat warna ini banyak di gunakan untuk warna-warna tua. Karena makin sulit mahalnya bahan baku antrakwinon maka dewasa ini terdapat kecenderungan untuk sedapat mungkin menggantikan dengan zat warna jenis azo. Berbagai macam cara dilakukan untuk membuat zat warna azo yang menyerupai antrakwinon dalam hal kemurnian kecerahan warna dan sifat yang baik. NH2
O
OH
OH
O
NH2
Zw disperse jenis antrakuinon
Zat antrakwinon adalah zat warna yang umumnya mempunyai sifat – sifat sebagai berikut: a) Warna lebih cerah tetapi daya pewarna lebih rendah. b) Relatif lebih mahal. c) Sifat kecerahan dan migrasi relatif lebih baik dari azo. d) Termomigrasi lebih jelek, bila di bandingkan dengan azo. e) Daya penutupan ketidakrataan benang yang baik. f) Daya tahan reduksi / hidrolisa yang baik. g) Daya tahan sinar umumnya sangat tinggi
Sifat – sifat fisika zat warna dispersi Kelarutan Meskipun Azobenzena, Antrakuinon dan Defilamina dalam bentuk dispersi dapat mencelup kedalam hidrofop, dalam perdagangan kebanyak zat warna dispersi mengandung gugus aromatik dan alifatik yang mengikat gugus fungsional (-OH, -NH2BHR, dsb.) dan bentuk sebagai gugus pemberi (donor) Hidrogen. Gugus fungsional tersebut merupakan pengikat dipol (dwikutub) dan juga membentik ikatan hidrogen dengan gugus karbonol atau gugus asentil dari serat polyester. Adanya gugus aromatik OH dan alifatik NH2 dan gugus fungsional yang lain menyebabkan zat warna sedikit larut dalam air. Zat warna dispersi mempunyai daya kelarutan air dingin yang sangat rendah akan tetapi dengan peningkatan temperatur daya kelarutan dapat meningkat dengan cepat sampai beberapa ratus gram/L. Yang sangat penting dalam proses pencelupan adalah daya kelarutan. Daya kelarutan dipengarungi oleh : a) Kecepatan penyerapan zat warna b) Banyak / sedikitnya penyerapan c) Migrasi d) Penodaan pada serat campuran.
Sensitifitas Zat warna dispersi yang berupa partikel – partikel kecil tidak mungkin berada pada keadaan terdispersi yang stabil tanpa adanya zat pendispersi (Dispersing Agent) zat pendispersi ini berfungsi sebagai pelindung di sekeliling zat warna sehingga adanya gaya elektrostatis yang saling tolak menolak juga dapat membantu terjadinya stabilitas. Kestabilan dispersi zat warna di pengaruhui oleh: a) Jenis zat pendispersi : umumnya yang digunakan adalah jenis an ionik yaitu lignin sulfonat yang berasal dari alam tetapi ada pula yang berasal dari sintetik. b) Kualitas dari pigmen zat warna dan ketidakmurnian pigmen zat warna c) Bentuk kristal dari pigmen zat warna. Bentuk kristal tertentu mudah dibersihkan dan ada yang relatip sulit . d) Distribusi partikel ukuran zat warna
Klasifikasi zat warna dispersi Zat warna dispersi dapat di golongkan menurut sifat sublimasinya secara umum di bagi menjadi 4 kelompok yaitu : a) Golongan satu (A) Zat warna dispersi ini mempunyai sifat sublimasi rendah tetapi mempunyai sifat celup yang baik. Karena molekulnya kecil dengan sifat sublimasi yang rendah biasanya digunakan untuk pencelupan serat rayon, serat poliamida, serat di/tri asetat, dapat juga di gunakan untuk serat poliester yang di bantu dengan zat pengemban pada temperatur 1000C. b) Golongan Kedua (B) Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul yang relatif kecil dengan sifat sublimasinya cukup. Memiliki sifat celup yang baik sehingga sangat baik untuk pencelupan polyester dengan zat pengemban pada temperatur tinggi. Pada proses thermosol hanya digunakan untuk mewarnai warna – warna muda, dengan temperatur yang lebih rendah. c) Golongan Ketiga (C) Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul sedang dengan sifat sublimasi yang baik. Sifat celup dan sublimasi yang baik biasa di gunakan untuk pencelupan zat pengemban. Temperatur tinggi atau proses termosol dengan hasil yang baik. d) Golongan Keempat (D) Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul besar dengan sifat sublimasi tinggi. Mempunyai sifat celup yang kurang baik atau sifat sublimasinya yang paling tinggi tidak dapat di gunakan untuk pencelupan dengan zat pengemban. Tetapi sangat cocok untuk pencelupan termosol/ temperatur tinggi berat molekul ukuran dan bentuk zat warna dispersi memegang peranan penting, terhadap sifat pencelupan. Jenis ikatan yang terjadi antara gugus fungsional zat warna dispersi dengan serat poliester aada 2 macam yaitu: 1. Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen merupakan gaya dipol yang mellibatkan ikatan hidrogen dengan atom lain yang bersifat elektronegatif. Kebanyakan zat warna dispersi tidak mengadakan ikatan hidrogen dengan serat poliester karena zzat warna dispersi dan serat poliester bersifat non polar. Hanya sebagian zat warna dispersi yang mengadakan ikatan hidrogen dengan serat poliester yaitu zat warna dispersi yang mempunyai donor
proton seperti -OH atau -NH2. Reaksi yang terjadi antara zat warna dispersi dengan serat poliester adalah sebagai berikut : H O2 N
N N
N H
CI. Disperse Orange Ik. Hidrogen O H
O C C O H2 H2
O n OH
Serat Poliester
2. Ikatan Hidrofobik Zat warna dispersi dan serat merupakan senyawa hidrofob dan bersifat non polar. Ikatan yang terjadi pada senyawa hidrofob dan bersifat non polar. Non polar ini disebut ikatan hidrofobik. Gaya yang berperan dalam terbentuknya ikatan hidrofobik antara serat poliester dan zat warna dispersi adalah gaya dispersi london yang termasuk ke dalam gaya Van Der Waals ( gaya fisika ). Ikatan dari gaya Van Der Waals sesungguhnya terdiri dari dua komponen yaitu ikatan dipol dan gaya dispersi london. Akan tetapi sifat zat warna dispersi cenderung non polar, sehingga gaya yang berperan dalam terbentuknya ikatan antara zat warna dispersi dan serat poliester adalah gaya dispersi london.
Pencapan Etsa/discharge Pencapan tumpang dapat dilakukan pada bahan yang memiliki warna lebih muda dari warna yang dicap, tetapi pada bahan berwarna tua atau yang memiliki intensitas warna lebih gelap pencapan tumpang tidak bisa dilakukan karena warna hasil pencapan akan terpengaruh oleh warna dasar bahan tekstil. oleh karena itu warna dasar perlu dirusak/dihilangkan lebih dulu dengan pencapan etsa. Pada pencapan etsa, pasta cap mengandung zat pembantu yang berfungsi merusak warna dasar pada bagian yang dicap. Zat pembantu tersebut bekerja merusak warna dasar pada saat proses fiksasi, dan fiksasi yang umum dilakukan dalam pencapan etsa adalah fiksasi penguapan (steaming). Ada dua cara pencapan etsa yaitu :
1. Pencapan etsa putih, pasta cap hanya mengandung zat pembantu yang bekerja merusak warna dasar sehingga pada bagian yang dicap menghasilkan corak putih. 2. Pencapan etsa warna, pasta cap mengandung zat pembantu dan zat warna sehingga pada bagian yang dicap menghasilkan corak berwarna. Dalam pencapan etsa pemilihan jenis pengental dan zat warna merupakan faktor penentu keberhasilan pencapan etsa, prinsipnya warna dasar bisa dihilangkan oleh zat perusak dan zat warna yang ditambahkan pada pasta cap harus tahan terhadap zat perusak. Prinsip perusakan zat warna dispersi dengan alkali terjadi 2 reaksi: 1. Reaksi Hidrolisa Zat Warna dispersi oleh alkali CN
COOH R1 N
N N
O2N
R2
R1
H2O Alkali t>
O2N
N N
N R2
Pada pH alkali zat warna dispersi akan rusak 2. Reaksi Reduksi oleh pengental Jika pengental (yang strukturnya menyerupai selulosa) terkena asam/alkali, maka akan terjadi reaksi hidrlosisi, dan menghasilkan hidroselulosa, seperti pada reaksi di bawah ini.
O
COONa O OH
C
O
O Hn
O C
H Aldehid
OH
OH
Pemutusan cincin benzena
Hn yang dihasilkan gugus aldehid akan merusak gugus azzo dan zat warna menjadi tidak berwarna, seperti pada reaksi di bawah ini. R1
N N R2
Hn R1 NH2 + R2 NH2 tidak berwarna
3. Alat dan Bahan Alat
Bahan
1.
Ember
1. Kain polyester 100%
2.
Gelas plastik
2. Zat warna disperse
3.
Pengaduk
4.
Kasa datar
5.
Rakel
6.
Timbangan
7.
Alat tulis
8.
Mixer
9.
Stenter
Dianix yellow AC-E
4. Resep Resep Cap Blok Pad Atau Print Blok ZW Dispersi azo
:
60 g
Auxal
:
20 g
Matexil WA-KBN
:
50 g
Pengental poliprin 231
: 600 g
Ballance
: 270 g 1000 g
Resep pasta cap warna ZW Dispersi Antraquinon :
20 g
Dianix yellow AC-E Zat Pendispersi
:
50 g
Gliserin
:
50 g
Indalca 10%
:
600 g
Ballance
:
x g 1000 g
Resep pasta putih Pengental Indalca 10%
:
700 g
Gliserin
:
50 g
Na2CO3
:
60, 70, 80 g
Matexil PN-AD
:
50 g
Ballance
:
x g 1000 g
Resep R/C NaOH 380Be
: 2g/l
Na2S2O4
: 2g/ l
Teepol
: 2 g/l
Suhu
: 700C
Waktu
: 10 menit
Perhitungan Resep Resep pasta cap putih Perhitungan Zat Orang 1
Orang 2
Na2CO3
80 50 4 g 1000
80 50 4 g 1000
Gliserin
50 50 2,5g 1000
50 50 2,5g 1000
Zat Anti Reduksi
50 50 2,5 g 1000
50 50 2,5 g 1000
Manutex RS 10%
600 50 30 g 1000
600 50 30 g 1000
Balance
270 50 11 g 1000
270 50 11 g 1000
Resep cap warna Perhitungan Zat Orang 3 ZW Dispersi
20 50 1 g 1000
20 50 1 g 1000
Setamol
20 50 1 g 1000
20 50 1 g 1000
Zat Anti Reduksi
50 50 2,5 g 1000
50 50 2,5 g 1000
Balance
260 50 13 g 1000
260 50 13 g 1000
Gliserin
50 50 2,5 g 1000
50 50 2,5 g 1000
Pengental
600 50 30 g 1000
600 50 30 g 1000
Antraquinon
Resep pasta blok Zat
Perhitungan Orang ke 1 = 2 = 3 = 4
s
Orang 4
Zat warna
60 50 3 g 1000
Zat Anti Reduksi
50 50 2,5 g 1000
Setamol
20 50 1 g 1000
Pengental
600 50 30 g 1000
Ballance
270 50 13,5 g 1000
Fungsi zat Zat
Fungsi Zat
Zat warna Dispersi
Mewarnai serat poliester
Zat Pendispersi
Gliserin Na2CO3 Zat anti reduksi Pengental
Mendispersikan zat warna agar (seolah-olah) larut dalam pasta cap Zat higroskopis, mengatur kelembaban saat fiksasi Merusak Zat warna azzo Untuk mencegah terjadinya hidrolisa zat warna Sebagai zat anti migrasi Mereduksi sisa-sisa zat warna yang
Hidrosulfit alkali
tidak terfiksasi/hanya menempel d permukaan bahan
5. Diagram Alir Persiapan Pencapan
Print Blok
Pengeringan 100oC 1 menit
Print Motif
Print Putih
Pengeringan 100oC 1 menit
Fiksasi 170, 180, 190, 200oC
Cuci Reduksi
Cuci Panas
Cuci Dingin
Pengeringan 100oC 1 menit
6. Evaluasi Pasta cap putih
Pasta cap warna
Evaluasi Fiksasi 170oC
Fiksasi 180oC
Fiksasi 190oC
Fiksasi 200oC
Ketuaan
1
2
3
4
Kerataan
4
4
4
4
Ketajaman
1
1,5
3
4
Kekakuan
1
1
1
1
1
1,5
3
3
Ketahanan Cuci
Keterangan: 5 : Sangat Baik Sekali 4-5 : Baik Sekali 4 : Baik 3-4 : Cukup 3 : Kurang 2-3 : Kurang Sekali 1-2 : Sangat Kurang Sekali
4.5 4 3.5 N 3 I 2.5 L 2 A I 1.5
Pasta cap putih, Fiksasi 170o C Pasta cap putih, Fiksasi 180o C Pasta cap warna, Fiksasi 190o C
1
Pasta cap warna, Fiksasi 200o C
0.5 0 Ketuaan Kerataan Ketajaman Kekakuan Ketahanan warna warna warna cuci EVALUASI
7. Diskusi
Pada pencapan etsa atau discharge ini menggunakan variasi suhu thermofiksasi dimana : Ketuaan Hasil pencapan yang menghasilkan warna paling tua yaitu kain yang difiksasi dengan suhu paling tinggi yaitu suhu 200 0 C hal ini dikarenakan kain yang di fiksasi pada suhu 200 0C tersebut sudah mencapai suhu sublimasi zat warna dispersi . kain yang di cap dengan pasta putih lebih muda warnanya dibandingkan dengan kain yang dicap oleh pasta warna.
Ketajaman motif Motif paling tajam dihasilkan pada kain yang menggunakan pasta warna dengan suhu fiksasi 200 0C, pada suhu tersebut zat warna dispersi sudah mendekati suhu sublimasinya sehingga proses fiksasi berlangsung efisien sekitar 90 %.
Kekakuan Semua hasil kain cap tidak begitu kaku karena pengental yang ada pada kain ikut larut dalam proses pencucian.
Tahan cuci Pada proses pencapan ini menggunakan zat warna dispersi , dimana zat warna ini tidak larut dalam air dan berikatan secara fisika dengan serat dimana gaya dispersi london yang bekerja, hal ini menyebabkan tahan cucinya baik krena pad saat pencucian yang ikut larut hanya pengental sedangkan zat warna sudah terperangkap dalam serat.
8. Kesimpulan Suhu fiksasi paling tinggi yaitu 200 0C menghasilkan ketuaan dan ketajaman motif paling baik. Kain dengan resep pasta warna menghasilkan ketajaman motif yang paing baik pada suhu termofiksasi 200o C. Kain yang dicap dengan pasta cap warna motifnya lebih tajam dan lebih tua dengan pasta putih.
9. Daftar pustaka Rasjid Djufri, dkk. 1973. Teknologi Pengelantangan, Pencelupan, Dan Pencapan. Bandung: Institut Teknologi Tekstil. Jurnal praktikum pencapan 2 Karyana, Dede. Kimia Zat Warna. Bandung: Sekolah Tinggi Teknologi Tekstil Soeprijono, S.Teks, P., dkk. 1973. Serat-serat Tekstil. Bandung: Institut Teknologi Tekstil
LAPORAN PRAKTEK PENCAPAN 2 PENCAPAN DISCHARGE PADA POLIESTER 100% DENGAN ZAT WARNA DISPERSI Disusun oleh: Etsha Sarnie (09.K40023) Gamma Yudo Alfiansyah (09.K40024) Nurulhusna (09.K40029) Reni Septiani (09.K40030) Grup: K-2 Dosen: Sasmaya, S.Teks Assdos: Sukirman, S.ST Desiriana
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL BANDUNG 2011
