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 dengan zat warna dispersi-

reaktif

- Melakukan variasi pada kondisi proses yang telah ditentukan untuk keperluan

analisa hasil pencelupan yang paling baik

- Mengevaluasi faktor-faktor yang berpengaruh pada hasil pencelupan.

II. Teori Dasar2.1. Serat Kapas

Serat kapas merupakan serat alam dengan komposisi selulosa, pektin, zat-

zat 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 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/cm3.

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.

N = NO2N NH2

O

O

NH2

NH2

Cibacet Orange 2R(C.I. Disperse Orange 3)

Artisil Direct Violet 2RP(C.I. Dispersi Violet 1)

 

2.3. Zat Warna DispersiZat 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 :

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 0C,

sedangkan zat warna dispersi yang kurang dapat memberikan celupan yang

kurang rata dapat menggunakan suhu 130 0C. 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 )

C

CN

NHN = N

SO3Na

SO3Na

C

N

N

Cl

Cl

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 ReaktifZat 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 :

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

CH3

R

O - Sel

R

D

SO3Na

NHCl

OH

R

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-reaksiReaksi fiksasi

D - NH - + HO – Sel D – NH - + HCl

Reaksi Hidrolisis

R + HOH D – NH - + HCl

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. PERCOBAAN1. Resep Pencelupan

RESEP 1 2 3 4Zw dispersi (%

OWF) 1

Zw Reaktif (% OWF) 1Pendispersi (ml/l) 1

CH3COOH 30% (ml/l) 1Na2CO3 (g/l) 5 10

Pembasah (ml/l) 1NaCl (g/l) 10Vlot (1:X) 1 : 20Metode 1 bath 1 stage 1 bath 2 stage 2 bath 2 stage

Suhu (˚C) 130 ˚ C 130˚C, 80˚C

Resep Pencucian SabunTeepol : 1 cc/lNa2CO3 : 1 g/lSuhu : 60 OCWaktu : 10 menitVlot : 1 : 20

Resep Pencucian R/CNaOH : 1 g/lNa2S2O4 : 2 g/lTeepol : 1 ml/lSuhu : 80 ˚CWaktu : 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           : mengatur pH larutan celup NaCl                      : membantu mendorong penyeapan zat warna reaktif Na2CO3                 : membantu proses fiksasi zat warna reakif

0 10 25 60 70 (menit) 0 15 (menit)

130OCNa2CO3

ZW DispersiZW ReaktifCH3COOHPendispersi

25 60 0 15 (menit)

80OCZW ReaktifPembasahNaCl

Teepol                   : meratakan dan mempercepat proses pembasahan kain

2. Skema Proses Pencelupan

Metoda 1 bath 1 stage

Metoda 1 bath 2 stage

0 10 25 60 70 (menit)

130OCZW DispersiCH3COOHPendispersi

Na2CO 3

TeepolNa2CO3

Na2CO3

TeepolNa2CO3

NaCl

0 10 25 60 70 (menit)

130OCZW dispersiCH3COOHPendispersiPembasah

Metode 2 bath 2 stage

3. Diagram Alir Percobaan

- Metoda 1 bath 1 stagePersiapan bahan -- pencelupan 1 bath 1 stage dispersi/reaktif --pencucian sabun --pengeringan

- Metoda 1 bath 2 stagePersiapan bahan -- pencelupan disperse--pencelupan reaktif -- pencucian sabun -- pengeringan

- Metoda 2 bath 2 stagePersiapan bahan -- pencelupan dispersi– pencucian R/C--encelupan reaktif--pencucian sabun --pengeringan

4. Data Percobaan

0 10 0 10 25 55 60 (menit) 0 15 (menit)

NaOHTeepolNa2S2O4

Zw reaktifTeepolKain

NaClTeepolNa2CO3

Kain UjiKapas Poliester

Ketuaan Warna Kerataan Warna Ketuaan

WarnaKerataan

WarnaMetode 1 bath

1 stage 2 2 2 2

Metode 1 bath 2 stage 3 3 3 3

Metode 2 bath 2 stage 4 4 4 4

Keterangan grade nilai:1 = jelek2 = kurang3 = cukup4 = baik5 = sangat baik

GRAFIK KETUAAN dan KERATAAN WARNA

kain 1 kain 2 kain 3 kain 40

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5

kerataan& ketuaan

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 130oC 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 PUSTAKATeknologi 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 TEKSTILBANDUNG

2014