Teknologi Pencelupan II
I.
2011
MAKSUD dan TUJUAN a. Maksud Studi tentang pencelupan kain campuran Tetoron-Cotton (T/C) dengan zat warna dispersi dan zat warna reaktif melalui metode exhaust.
b. Tujuan Studi tentang pengaruh konsentrasi alkali (Na 2CO3) dan NaCl terhadap warna hasil pencelupan.
II.
TEORI PENDEKATAN Dalam pencelupan kain T/C dengan zat warna dispersi dan zat warna reaktif, bahan
diwarnai dengan zat warna tersebut, sehingga diperoleh hasil celup dengan warna tertentu yang merata dan mempunyai ketahanan luntur optimal. Dalam proses ini diperlukan pemilihan zat warna dan zat pembantu tekstil yang sesuai dengan bahan yang akan dicelup, penentuan skema proses dan resep yang tepat, perhitungan kebutuhan zat yang tepat, pelaksanaan proses pencelupan yang baik sesuai skema proses, sehingga proses dan hasil celupnya sesuai dengan target yang diinginkan.
Serat sellulosa
Serat selilosa merupakan serat hidrofil yang strukturnya berupa polimer selubiosa, dengan derajat polimerisasi (DP) yang bervariasi, contoh DP rayon 500-700, sedangkan DP kapas sekitar 3000, makin rendah darajat polimerisasi, daya serap airnya makin besar, contoh moisture regain (MR) rayon 11 - 13 % sedangkan kapas hanya sekitar 7 – 8 %.
1
Teknologi Pencelupan II
2011
Struktur kimia serat selulosa adalah sebagai berikut:
Gugus OH primer pada selulosa merupakan gugus fungsi yang berperan untuk mengadakan ikatan dengan zat warna. Serat selulosa pada umumnya lebih tahan alkali, tetapi kurang tahan suasana asam, sehingga pengerjaan proses pencelupanya dilakukan dalam suasana alkali.
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 molekul tersebut, tersebut, oleh karena itu itu serat poliester sulit didekati air atau zat warna. Serat ini dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol. Untuk dapat mendekatkan mendekatkan air terhadap terhadap serat yang 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.
2
Teknologi Pencelupan II
2011
3. Morfologi Serat poliester berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat, atau sesuai dengan bentuk spineret yang digunakan pada saat pembuatanya. 4. Kandungan air Serat sintetik pada umumnya memiliki kandungan air yang rendah yaitu antara 03 % .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 0 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. Poliester larut dalam metakresol panas, asam trifouro asetat-orto-cloro fenol.
Heat setting Heat setting merupakan proses yang dilakukan pada serat-serat sintetik yang
bertujuan untuk memperbaiki stabilitas dimensinya. Serat-serat sintetik bersifat termo plastik, yaitu serat tersebut akan melunak pada suhu mendekati titik lelehnya yaitu suhu transisi kedua serat tercapai. Pada suhu ini akan terjadi pergerakan rantai melekul serat sehingga rantai molekul yang semula dalam keadaan tegang menjadi kendur, karena banyak ikatan hidrogen yang terputus membentuk struktur rantai baru. Besarnya pengenduran dan perubahan struktur tersebut tergantung dari suhu dan lamanya waktu pemantapan panas, serta tegangan yang diberikan. Setelah didinginkan, ikatan hidrogen akan terbentuk kembali sehingga bentuk struktur yang baru ini akan stabil pada proses selanjutnya selama tidak dilakukan proses pemanasan yang melebihi suhu pemantapan panansnya.
3
Teknologi Pencelupan II
2011
Proses pemantapan panas dapat dilakukan pada benang, kain tenun maupun kain rajut. Pemantapan panas pada benang dilakukan pada rol-rol panas, kain tenun dan rajut datar mengunakan mesin stenter, sedangkan kain rajut bundar pada mesin beugel..Pemantapan Panas dapat dilakukan dengan tiga cara :
1. Pemantapan Pemantapa n panas awal (pre-setting), pemantapan pada bahan yang masih mentah/grey. Tujuan dari pre-setting ini adalah untuk menstabilkan dimensi bahan tekstil yang terbuat dari serat polyester agar tidak berubah pada proses selanjutnya. 2. Pemantapan panas antara antara (intermediate setting) setting) bahan dimantapkan dimantapkan setelah pemasakan. 3. Pemantpan panas akhir (pos/ final setting) setting) bahan dimantapan dimantapan setelah proses proses pencelupan ataupun pencapan.
Zat warna dispersi Zat warna ini tidak larut dalam air, warnanya beraneka ragam dan cerah
ketahananya baik, digunakan untuk pencelupan serat-serat tekstil yang hidrofob, seperti serat sintetik dan asetat. Menurut struktur kimianya zat warna dispersi merupakan zat warna azo atau antrakuwinon dengan berat molekul yang kecil dan tidak mengandung gugus pelarut. Dalam perdagangan zat warna dispersi merupakan senyawa-senyawa aromatik yang mengandung gugus-gugus hidroksi atau amina yang berfungsi sebaai donor atom hidrogen untuk mengadakan ikatan dengan gugus-gugus karbonil dalam serat. Zat warna dispersi di klasifikasikan klasifikasikan menjadi 4 golongan berdasarkan ukuran ukuran molekul dan tahanan sublimasi: 1. Tipe A ,ukuran molekulnya molekulnya kecil ,menyublim ,menyublim sekitar suhu 130oC pada umumnya di celup dengan cara carrier dan HT/HP (high temperature /high pressure). 2. Tipe B ,ukuran molekulnya molekulnya sedang sedang , menyublim pada suhu sekitar 150oC pada umumnya di celup dengan cara HT/HP dan carrier. 3. Tipe C, ukuran molekul besar , menyublim pada suhu sekitar 190oC pada umumnya dicelup dengan cara HT/HP dan transfer printing. Tipe D, ukuran molekul besar sekali menyublim pada suhu 230 oC di celup dengan cara termosol.
4
Teknologi Pencelupan II
2011
Contoh struktur zat warna dispersi:
O2N
N=N
NH2
C.l.Disperse orange 1 Golongan zat warna dispersi: Bentuk molekul
Kelompok
Metoda Celup
Sumitomo
Suhu
BASF
sublimasi 1700C
A
Thermosol
HT/HP
Carrier
1300C
1000C
B
E
1900C
2000C
x
V
C
SE
2000C
2100C
V
V
D
S
2100C
2200C
V
x
Zat Warna Reaktif
Zat warna reaktif panas merupakan zat warna yang larut dalam air dan berikatan dengan serat selulosa melalui ikatan kovalen sehingga tahan luntur warna hasil pencelupanya baik. Contoh strukturnya adalah jenis Mono Cloro Triazin (MCT), sebagai berikut:
Cl N
OH HO O2N
N=N N=N
N
NH N
N=N
HO3S
R SO3H
Struktur zat warna reaktif panas (MCT) Beberapa contoh zat warna reaktif panas antara lain Procion H, Drimarene X, Sumifik, Remazol, Sumifik supra dan Drimarene Cl. Selama proses pencelupan zat warna reaktif dapat terjadi reaksi r eaksi hidrolisis sehingga zat warna menjadi rusak dan tidak dapat berfiksasi dengan serat D-Cl + H-O-H
D-O-H
Reaksi hidrolisis ini sangat dipengaruhi pH, suhu dan konsentrasi air, artinya bila ph, suhu dan konsentrasi air meningkat maka reaksi hidrolisis juga akan semakin besar.
5
Teknologi Pencelupan II
2011
Namun reaksi hidrolisis ini lebih kecil dari reaksi fiksasi, karena kenukleofilan OH -lebih lemah dari Sell-O -, akan tetapi dalam proses pencelupan perlu diusahakan agar reksi hidrolisis yang terjadi dapat sekecil mungkin antara lain dengan cara memodifikasi skema proses. Kelemahan lain dari zat warna reaktif, selain mudah rusak terhidrolisis, juga hasil celupnya kurang tahan terhadap pengerjaan asam, yang akan menyebabkan ketuaan warnanya akan turun. Salah satu kelompok zat warna reaktif panas yang lain adalah jenis Sumifik dan Remazol yang merupakan jenis zat warna reaktif yang bereaksi dengan serat melalui mekanisme adisi nukleofilik.
D-SO 2-CH 2-CH 2-O-sell Sel-OH D-SO 2-CH 2-CH -C H2-OSO 3H NaOH D-SO 2-CH=CH2 vinil sulfon sulfatoetilsulfon OH 2 D-SO 2-CH 2-CH 2-OH -O H Reaksi fiksasi dan hidrolisis zat warna reaktif jenis jenis vinil sulfon Zat warna tersebut dijual dalam bentuk sulfatoetilsulfon yang tidak reaktif dan baru berubah menjadi vinil sulfon yang reaktif setelah ada penambahan alkali, vinil sulfon bersifat reversible. Kelebihan zat warna vinil sulfon adalah relatif lebih tahan alkali, tetapi kelemahanya adalah hasil celupanya mudah rusak oleh pengerjaan dalam suasana alkali, contoh bila terhadap hasil pencelupan dilakukan proses pencucian dengan sabun dalam suasana alkali dengan suhu yang terlalu panas, maka ketuaan warnanya akan sedikit turun lagi.
Pencucian Untuk menghilangkan zat warna asam yang tidak dapat berikatan dengan serat
nylon maka harus dihilangkan melalui melalui proses pencucian agar ketahanan k etahanan luntur zat wananya baik.
6
Teknologi Pencelupan II III.
2011
PERCOBAAN / PRAKTIKUM 1.
Alat dan Bahan ALAT
1buah piala gelas ukrn. 500 ml
1buah pengaduk kaca
BAHAN
Kain T/C
Air secukupnya (sesuai dengan perhitungan)
1 buah gelas ukur 100 ml
Zat warna dispersi (Forron Red E-2GL) dan zat warna reaktif (Remazol Gold Yellow RNL)
1 set kasa + kaki tiga t iga + Bunsen
1buah termometer
1 buah pipet volume
1 buah timbangan digital
2.
Zat pembantu pencelupan
Diagram Alir Proses Pencelupan Persiapan Pencelupan
Pembuatan Larutan Pencelupan
Pencelupan
Pencucian
Pengeringan
Evaluasi: 1. Kombinasi warna
7
Teknologi Pencelupan II
2011
3. Skema Proses -. Zw.Reaktif -. Alkali
-. Sabun -. Na2CO3
0
100 C
-. Zw. Dispersi
NaCl 0
90 C
-. Pendispersi 0
-. Asam
60 C
-. Carrier 10’
40’
40’
10’
40’
10’
4. Resep yang digunakan
Resep Celup
Nama Zat
Satuan
Konsentrasi Resep I
Resep II
%
1
1
1.
Zat Warna dispersi
2.
Zat pendispersi
cc/l
1
1
3.
Asam asetat 30 %
cc/l
1
1
4.
Carrier
cc/l
1
1
5.
Zat warna reaktif
%
1
1
6.
Na2CO3
g/l
10
15
7.
NaCl
g/l
30
40
Waktu 40 Menit Vlot 1: 30
Resep Cuci
Nama Zat
Satuan
Konsentrasi Resep I
Resep II
1.
Sabun Netral
cc/l
1
1
2.
Na2CO3
g/l
1
1
Suhu 900C Waktu 10 Menit Vlot 1:30
8
Teknologi Pencelupan II
2011
5. Fungsi zat yang digunakan
1. Zat warna dispersi
Memberikan warna pada serat poliester secara merata dan permanen
2. Zat warna reaktif
Memberikan warna pada serat selulosa secara merata dan permanen
3. Zat pendispersi
Mendispersikan Mendispersik an zat warna dispersi menjadi molekulmolekul kecil sehingga dapat tersebar secara merata dalam larutan celup.
4. Asam asetat
Mengatur pH larutan
5. NaCl
Mendorong penyerapan zat warna reaktif oleh serat
6. Na2CO3
Pada pencelupan akan membantu proses fiksasi zat warna reaktif dengan selullose, sedangkan pada pencucian akan membantu kelarutan sabun dan mengurangi tingkat kesadah larutan.
7. Carrier
Menggelembungkan Menggelembungk an serat poliester dan membawa molekul-molekul zat warna dispersi untuk masuk kedalam serat.
8. Sabun netral
Berfungsi untuk menghilangkan menghilangkan sisa-sisa zat warna yang menempel dipermukaan dan tidak berfiksasi dengan serat, agar tahan luntur zat warna menjadi baik.
6. Prosedur kerja
a. Pencelupan 1. Mempersiapkan Mempersiapka n alat dan bahan T/C yang akan dicelup, memastikan agar bahan tersebut dalam keadaan bersih. 2. Menentukan resep dan sekema proses terbaik yang akan digunakan dalam pencelupan. 3. Menghitung kebutuhan zat. 4. Menimbang zat yang telah dihitung kebutuhanya. 5. Menimbang bahan.
6. Membuat larutan induk, yaitu yaitu dengan memastakan 0,5 gram zat warna dispersi dalam 10 ml air dan mengencerkanya menjadi 50 ml air 7. Bahan yang akan dicelup di heat setting terlebih dahulu. 8. Masukan zat-zat zat-zat yang telah dihitung dihitung kebutuhanya kebutuhanya kedalam piala piala gelas yang telah berisi berisi air, diaduk-aduk diaduk-aduk terus sampai homogen homogen sempurna. sempurna. Kemudian
9
Teknologi Pencelupan II
2011
masukan bahan T/C yang telah di heat setting kedalam larutan celup, diaduk kembali selama 10 menit 9. Setelah 10 menit naikan suhu perlahan lahan sampai 40 menit hingga mencapai suhu 100 0C, dan stabilkan selama 40 menit 10. Turunkan suhu larutan hingga mencapai suhu 60 0C, kemudian masukan zat warna reaktif panas yang telah dibuat larutan induknya dan masukan juga alkali 11. Stabilkan dalam suhu 60 0C selama 10 menit, kemudian masukan NaCl. 12. Stabilkan terus suhunya selama 40 menit. Dan turunkan suhunya kemudian bahan dipersiapkan untuk dilakukan pencucian.
b. Pencucian 1. Mempersiapkan Mempersiapka n alat dan zat yang telah dihitung kebutuhanya 2. Menimbang zat tersebut sesuai kebutuhan 3. Masukan zat-zat yang yang telah ditimbang tersebut kedalam kedalam piala gelas yang yang telah berisi air. 4. Aduk-aduk terus sampai homogen 5. Masukan bahan yang telah dicelup tersebut. 6. Aduk-aduk dan naikan suhu hingga mencapai 900C. 7. Stabilkan suhu selama 10 menit. 8. Turunkan suhu dan bilas dengan air dingin. 9. Keringkan bahan yang telah dicuci dan lakukan evaluasi.
7. Perhitungan resep
- Resep Pencelupan
Resep I
Berat bahan
: 7,00 gram
Volume air
: 7,00 x 30 = 210 cc
Zat warna dispersi 1%
:
Dipipet sebanyak
:
Zat pendispersi
:
Asam asetat 30 %
:
Carrier
:
10
Teknologi Pencelupan II
Zat warna reaktif 1 %
:
Na2CO3
:
NaCl
:
Berat bahan
: 7,23 gram
Volume air
: 7,23 x 30 = 216,9 cc
Zat warna dispersi 1%
:
Dipipet sebanyak
:
Zat pendispersi
:
Asam asetat 30 %
:
Carrier
:
Zat warna reaktif 1 %
:
Na2CO3
:
NaCl
:
2011
Resep II
-. Resep Pencucian
Resep I
Berat bahan
: 7,00 gram
Volume air
: 7,00 x 30 = 210 cc
Sabun netral
:
Natrium Karbonat
:
Berat bahan
: 7,23 gram
Volume air
: 7,23 x 30 = 216,9 cc
Sabun netral
:
Natrium Karbonat
:
Resep II
11
Teknologi Pencelupan II
2011
8. Kain hasil praktikum
Kain dengan resep I
Kain dengan resep II
Data pengamatan Kain
IV.
Kombinasi Warna
1. Resep I
Cukup baik
2. Resep II
Sangat baik
DISKUSI Pada pencelupan bahan yang terdiri dari serat campuran antara serat poliester
dan serat selullosa, bahan diwarnai dengan dua macam zat warna yang mampu untuk berfiksasi dengan kedua jenis serat tersebut, sehingga pada praktikum ini kami menggunakan zat warna dispersi jenis “Forron Red E -2GL” untuk mewarnai serat poliester dan zat warna reaktif jenis “Remazol Gold Yellow RNL” untuk mewarnai serat selullosa,
karena dalam komposisinya perbandingan antara serat poliester dan serat selullosa dalam bahan adalah 65 % : 35 %, maka warna yang akan dominan pada hasil akhir pencelupan adalah warna yang ditimbulkan oleh zat warna dispersi yang berwarna merah. Penambahan konsentrasi NaCl dan alkali (Na 2CO3) dalam larutan celup akan membantu dalam mendorong penyerapan dan fiksasi zat warna reaktif sehingga mampu untuk mewarnai serat selullosa yang terdapat didalam bahan secara merata dan permanen. Pada kain dengan resep II dimana konsentrasi NaCl yang ditambahkan kedalalam larutan celup sebanyak 40 g/l dan Na 2CO3 sebanyak 15 g/l maka konsentrasi zat warna reaktif yang dapat terserap dan berfiksasi dengan serat sellulosa akan semakin banyak, karena saat NaCl dimasukan kedalam larutan, NaCl tersebut akan mengion menjadi Na + dan Cl-, ion Na+ akan mendekati serat selullosa yang bermuatan negatif sehingga muatan negatifnya menjadi berkurang dan bahkan sedikit bermuatan positif sehingga mampu untuk menyerap zat warna
12
Teknologi Pencelupan II
2011
reaktif yang bermuatan negatif, setelah zat warna terserap masuk kedalam serat maka dengan adanya Na2CO3 zat warna tersebut akan berfiksasi / berikatan dengan serat. Sehingga warna hasil celup pada kain dengan menggunakan resep II warnanya cenderung menjadi orange, orange, karena warna merah yang ditimbulkan oleh zat warna dispersi yang sebelumnya telah berfiksasi dengan serat poliester menjadi berkurang ketuaannya akibat adanya zat warna reaktif yang berwarna kuning dalam serat selullosa. Akan tetapi pada kain T/C yang dicelup dengan menggunakan resep I, dimana konsentrasi NaCl yang ditambahkan hanya sebesar 30 g/l dan Na 2CO3 yang ditambahkan hanya sebesar 10 g/l, menyebabkan molekul-molekul zat warna reaktif yang dapat terserap dan mengadakan ikatan dengan serat selullosa menjadi lebih sedikit, sehingga warna merah yang ditimbulkan oleh zat warna dispersi yang mewarnai serat poliester tetap dominan, artinya warna merahnya masih tetap tua. Proses penambahan alkali untuk pencelupan zat warna reaktif dapat dilakukan bersamaan dengan penambahan zat warna reaktif karena zat warna reaktif yang digunakan adalah zat warna reaktif jenis vinil sulfon yang tahan terhadap alkali.
V.
KESIMPULAN Untuk mendapatkan kombinasi warna yang baik, yang dihasilkan oleh
pewarnaan zat warna dispersi pada serat poliester dan zat warna reaktif pada serat selullosa pada bahan T/C maka sebaiknya menggunakan resep II. Tetapi jika menghendaki agar warna yang dihasilkan oleh zat warna dispersi yang mewarnai serat poliester lebih dominan dibandingkan dengan warna yang dihasilkan oleh zat warna reaktif yang mewarnai serat selullosa, maka menggunakan resep I.
13
Teknologi Pencelupan II
2011
DAFTAR PUSTAKA
1.
Karyana Dede, 2005. Bahan Ajar Praktek Pencelupan I: sekolah Tinggi Teknologi tekstil Bandung.
2.
www.wikipedia.com/poliester
3.
www.wikipedia.com/cotton.. www.wikipedia.com/cotton
14
