Tweet |
I.
MAKSUD DAN TUJUAN
Maksud
Memberikan
warna pada kain poliester dengan menggunakan zat warna dispersi metoda
pad-thermosol secara merata dan permanen.
Tujuan
Untuk
mendapatkan kain poliester yang mempunyai kerataan serta ketuaan warna yang
baik.
II.
TEORI DASAR
2.1 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 polierter sulit didekati air atau zat
warna.Serat ini dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol.
Gambar 1.1.
Reaksi Pembuatan
Serat Poliester dan Struktur Poliester (Polietilena Tereftalat)
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 .
2.2 . Zat Warna Dispersi
Zat
warna dispersi adalah zat warna yang dibuat secara sinteteik. Kelarutannya
dalam air kecil sekali dan larutan yang terjadi merupakan larutan dispersi
artinya partikel-partikel zat warna hanya melayang dalam air. Zat warna
dirpersi merupakan senyawa aromatik yang mengandunggugus-gugus hidroksi atau
amina yang berfungsi sebagai donor atom hidrogen untuk mengadakan ikatan dengan
gugus karbonil dalam serat.
CH3CONH
|
N = N
|
OH
|
CH3
|
N = N
|
O2N
|
NH2
|
Cibacet Orange 2R
(C.I.
Disperse
|
CI.Disperse Yellow 2
|
Ditinjau
dari struktur kimianya zat warna dispersi yang banyak dipakai digolongkan
menjadi tiga jenis, yaitu :
1.
Zat warna dispersi yang mengandung
gugusan azo
Contoh
: C.I. DISPERS RED. 5, C.I. DISPERS ORANGE. 3
2.
Zat warna dispersi yang mengandung
gugusan Aril Amina
Contoh
: C.I. DISPERS YELLOW. 1, C.I. DISPERS YELLOW. 15
3.
Zat warna dispersi yang mengandung
gugusan antrakwinon
Contoh
: C.I. DISPERS BLUE. 1, C.I. DISPERS VIOLET. 8
v Klasifikasi Zat Warna Dispersi
Zat warna dispersi diklasifikasikan menjadi empat
berdasarkan molekul dan ketahanan sublimasi :
Tipe
A
Ukuran
molekulnya kecil, menyublimasi sekitar suhu 130 oC, pada umumnya dicelup pada metode
carier dan HT/HP.
Tipe
B
Ukuran
molekul sedang, menyublim pada suhu 100 oC, pada umumnya dicelup dengan
metode carier dan HT/HP.
Tipe
C
Ukuran
molekulnya besar, menyublim pada suhu 190oC, dicelup dengan metode tranfer
printing dan HT/HP.
Tipe D
Ukuran
molekulnya sangat besar sekali, menyublim pada suhu 230 C, dicelup dengan cara
termosol.
Tabel
Pengelompokan Zat Warna
Bentuk
molekul
|
ICI
|
Sumitomo
BASF
|
Suhu
sublimasi
|
Metoda
Celup
|
|||
Thermosol
|
HT/HP
1300C
|
Carrier
1000C
|
|||||
|
A
|
|
1700C
|
||||
|
B
|
E
|
1900C
|
2000C
|
x
|
ü
|
|
|
C
|
SE
|
2000C
|
2100C
|
ü
|
ü
|
|
|
D
|
S
|
2100C
|
2200C
|
ü
|
x
|
v Penggolongan Zat Warna Dispersi
Menurut Ketahanan Sublimasi
Pada umumnya zat warna dispersi dalam
perdagangan digolongkan berdasarkan sublimasinya, antara lain :
1.
Zat warna dengan sifat sublimasi rendah
Mempunyai
berat molekul yang relatif kecil dengan ketahanan sublimasi yang rendah, tetapi
sifat kerataannya sangat baik. Biasanya digunakan untuk pencelupan serat rayon
asetat dan poliamida. Dapat pula digunakan untuk pencelupan serat polyester
tanpa zat pengemban pada suhu 100OC.
2.
Zat warna dengan sifat sublimasi cukup
Sifat
pencelupannya cukup baik dan sifat sublimasinya pun cukup baik untuk pencelupan
serat polyester dengan zat pengemban pada suhu mendidih maupun untuk pencelupan
pada suhu tinggi. Dapat pula digunakan
untuk pencelupan metode thermosol, tetapi hanya untuk warna-warna muda.
3.
Zat warna dengan sifat sublimasi baik
Sifat
pencelupan dan sifat sublimasinya cukup baik, dapat digunakan untuk pencelupan
polyester dengan zat pengemban pada suhu tinggi atau metode thermosol.
4.
Zat warna dengan sifat sublimasi tinggi
Sifat
pencelupannya jelek, tetapi sifat sublimasinya baik sekali. Sangat cocok untuk
pencelupan dalam suhu tinggi dan dengan metode thermosol.
Dari penggolongan zat warna dispersi
berdasarkan ketahanan sublimasinya, maka dapat diketahui penggunaan dan sifat
masing-masing zat warna. Tetapi secara praktis, sifat kerataan tersebut sering
kali dipengaruhi oleh banyak faktor yang lainnya.
v Sifat-Sifat Zat Warna Dispersi
Zat
warna dispersi mempunyai sifat-sifat khusus yang pada umumnya tidak dimiliki
oleh zat warna lain, antara lain :
1. Mempunyai
berat molekul yang relatif rendah
2. Titik
lelehnya 150OC dan kristalinitasnya tinggi
3. Bila
diberi zat pendispersi akan menghasilkan dispersi yang stabil dalam larutan
celup
4. Mempunyai
ukuran partikel sebesar 0,5 – 2,0 μ
5. Bersifat
non- ionik, walaupun mengandung gugus –NH2
6. Kelarutannya
rendah ± 0,1 mg/l dalam air
7. Tidak
ada perubahan kimiawi selama pencelupan
Pencelupan
zat warna dispersi dapat dilakukan dibawah temperatur 80OC namun
penyerapan zat warna sangat kecil, sedangkan apabila pencelupan dilakukan pada
temperatur antara 85OC – 100OC penyerapan akan bertambah
banyak, dan untuk memperoleh penyerapan yang lebih baik dapat dilakukan dengan
waktu pengerjaan yang lebih lama. Kecepatan celup zat warna dispersi rendah
sehingga sangat mudah untuk mendapatkan hasil pencelupan yang rata.
Pada
umumnya ketahanan terhadap pencucian dan sinar cukup baik. Selain itu
keuntungan dari pencelupan dengan zat warna dispersi adalah :
1. Mudah
dalam pemakaiannya
2. Mempunyai
ketahanan yang baik
3. Hasil
pencelupannya rata (pada kondisi yang optimum)
4. Stabil
untuk penyempurnaan resin
5. Jumlah
warnanya lengkap.
2.3. Zat Pendispersi
Zat
pendispersi tergolong ke dalam zat aktif permukaan yang terdiri dari gugus
hidrofob (tak suka air) dan gugus hidrofil (suka air). Gugus hidrofil menarik
air dan gugus hidrofob terarah kepada zat warna. Degan demikian maka zat
pendispersi berfungsi sebagai koloid pelindung terhadap partikel zat warna yang
terlepas dari molekul zat warna. Selain itu dengan adanya zat pendispersi ini
akan mengurangi resiko terjadinya koagulasi zat warna yang akan menyebabkan molekul
zat warna menjadi lebih besar sehingga sukar masuk kedalam serat (berdifusi)
hanya menempel pada permukaan kain saja.
Pembentukan emulsi zat warna
oleh misel-misel zat pendispersi
|
Gugus Hidrofil
|
Gugus Hidrofob
|
Zat warna
|
Adanya
zat pendispersi menyebabakan tegangan antarmuka antara zat warna dan cairan
turun. Akibatnya sudut kontak antara partikel-partikel zat warna mengecil,
sehingga zat warna mudah dipisahkan dari molekulnya, dan kemudian terdispersi
oleh zat pendispersi.
Zat
pendispersi mempunyai sifat khas, yaitu mempunyai kecenderungan untuk berpusat
pada antarmuka dan mempunyai kemampuan menurunkan atau menaikan tegangan
permukaan.
2.4. Pencelupan Poliester dengan Zat Warna Dispersi
Sistem Pencelupan Termosol
Pencelupan poliester adalah suatu proses pemberian
warna pada bahan tekstil dan cara mencelupnya kedalam larutan celup. Poliester
mempunyai kristalinitas yang tinggi yang bersifat hidrofob, akibatnya serat
poliester tidak dengan mudah dimasuki oleh molekul-molekul zat warna yang
besar. Poliester juga tidak mempunyai gugus-gugus kimia yang aktif dengan
demikian tidak dapat dicelup dengan zat warna anion atau kation.
Kesulitan ini dapat diatasi dengan ditemukannya zat
warna dispersi, dalam pencelupannya zat warna dispersi mencelup serat tidak
dalam fasa larutan, tetapi fasa dispersi. Zat warna dispersi mempunyai afinitas
yang besar terhadap serat poliester dibandingkan terhadap larutan celup.,
dengan demikian zat warna dapat bermigrasi kedalam serat dan dapat membentuk
larutan padat.
Proses
pencelupan ini merupakan pencelupan secara kontinyu, dimana fiksasi zat warna
didalam serat dilakukan dengan menggunakan panas dari aliran udara panas.
Proses
ini dikembangkan oleh Du Pont pada tahun 1949, dimana zat warna ternyata dapat
bermigrasi ke dalam serat dengan adanya panas, sehingga zat warna tersebut akan
teradsorpsi oleh serat. Pencelupan cara ini sangat cocok terutama untuk pencelupan serat poliester dan campuran
dengan selulosa. Untuk pencelupan cara ini diperlukan peralatan khusus yang
memungkinkan pengerjaannya dapat dilakukan secara kontinyu.
Dalam
proses pencelupan ini terdiri dari 4 tahap pengerjaan, yaitu :
1. Padding
bahan dalam larutan zat warna.
2. Pengeringan
antara pada suhu 1000C, selama 1 menit..
3. Fiksasi
zat warna ke dalam serat dengan pemanasan pada suhu 2100C, selama 1
menit.
Zat warna dapat masuk ke dalam serat pada waktu
fixasi. Fixsasi dapat dilakukan pada suhu
tinggi 200 – 215 oC
atau 50 oC dibawah
titik leleh sehingga panas tersebut menyebabkan tersublimnya Zat warna dispersi
yaitu beralih dari bentuk padat menjadi
bentuk gas tanpa meleleh terlebih dahulu .
Perubahan tersebut terjadi karena perubahan fasa zat warna yang
berbentuk partikel-partikel padat menjadi molekuler yang dapat diserap dan
terdispersi atau berdifusi yang mudah ke dalam serat antara
molekul-molekul serat yang
teraduk secara termile ( terlarut
dalam poliester) . Apalagi poliester
bersifat plastis yang struktur molekul
poliester akan longgar , menyebabkan zat warna terserbut akan mudah masuk
kedalam serat . Setelah beberapa detik poliester yang telah terfiksasi akan
keluar dari mesin dan suhunya akan kembali pada suhu awal
sehingga struktur poliesternya akan rapat kembali ( memadat).
4.
Pengerjaan akhir, misalnya pembangkitan
jika banyaknya serat campuran, penyabunan, pencucian dan lain sebagainya.
v
Mekanisme Pencelupan
Pada pencelupan cara termofiksasi,
pertama-tama zat warna berpindah dari larutan celup ke permukaan bahan melalui
proses padding dan kemudian dilakukan pengeringan pendahuluan.
Menurut
Mauric R. Fox, masuknya zat warna dispersi dari permukaan serat ke dalam serat
kemungkinan peristiwanya adalah sebagai berikut :
1). Perpindahan karena
persinggungan (contac transfer)
Pada
sistem perpindahan ini umumnya dikenal sebagai sistem “Solid Solution”, yaitu
adanya zat warna yang larut ke bagian rongga molekul serat poliester yang
padat. Hal ini dikarenakan adanya pemanasan terhadap serat, pori-pori serat
akan membesar, menyebabkan molekul zat warna masuk kedalamnya.
2). Perpindahan melalui medium
(medium transfer)
Perpindahan
melalui medium ini adalah dalam bentuk lelehan zat warna. Hal ini disebabkan
oleh adanya uap panas yang terabsorpsi kemudian menggelembungkan zat warna
sampai meleleh dan lelehan zat warna ini akan larut kedalam serat poliester yang struktur
polimernya telah dibuka oleh pengaruh panas tersebut.
3). Perpindahan zat warna
melalui fasa uap (vapor phase transfer)
Prinsipnya
adalah zat warna pada suhu tunggi oleh media fiksasi udara kering akan berubah
dari bentuk molekul padat menjadi bentuk uap zat warna. Uap ini akan
terabsorpsi ke permukaan kemudian terdifusi ke dalam serat poliester.
v Hal-Hal yang Mempengaruhi Pencelupan
Pemilihan zat warna untuk thermosol dyeing
harus disesuaikan dengan hal-hal sebagai berikut :
a.
Stabilitas Dispersi
(Partikel Distribusi)
Zat
warna dispersi untuk termosol dibutuhkan ukuran partikel yang paling kecil. Tak
dibenarkan mempunyai partikel yang kasar, karena dapat menyebabkan noda berupa
bintik-bintik. Pada larutan padding, zat warna harus benar-benar dilarutkan.
b.
Kecepatan Pencelupan
Kecepatan
pencelupan pada proses termosol kebanyakan dikontrol dari ukuran-ukuran
partikel zat warna. Zat warna yang mempunyai absorpsi pada temperatur sedang,
lebih umum digunakan pada proses-proses thermosol dyeing (optimum temperatur
termofiksasi 190-2200C).
c.
Sublimasi
Zat
warna dengan sublimasi rendah lebih baik dalam hubungannya dengan pemakaian,
seperti juga daya ketahanannya (fastness-nya). Tetapi suatu zat warna yang
mempunyai sublimasi rendah , cenderung memperlihatkan kecepatan pencelupan yang
lebih lambat. Fiksasi zat warna terhadap serat dalam waktu yang singkat mugkin
dibutuhkan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi.
d.
Stabilitas Absorbsi dan
Kemampuan Pencelupan
Kondisi
pada proses termofikasasi, kerataan suatu termofiksasi perlu dikontrol. Daya
absorpsi yang lebih kecil ketergantungannya oleh keadan temperatur dan waktu.
e.
Sifat-Sifat Build Up (Zat
Warna yang Berfungsi)
Fiksasi
rata-rata zat warna dispersi pada thermosol dyeing sangat besar dan tergantung
pada warnanya. Limit nilai Build Up pada proses thermosol dan kehilangan zat
warna biasanya lebih besar.
f.
Migrasi Pada Proses
pengeringan
Migrasi
dari zat warna ini erat hubungannya dengan dispersi bility (daya terdispersi)
dan ukuran partikel dari zat warna. Zat warna yang mempunyai partikel yang
lebih kecil atau lebih baik daya terdispersinya lebih mudah mengadakan migrasi.
Daya dispersi dan migrasi mempunyai hubungan timbal balik yang berlawanan
sebagaimana halnya pada hubungan antara sublimasi dan kecepatan pencelupan.
g.
Sifat Ketahanan
Pencelupan
thermosol yang dipandang paling penting adalah ketahanan zat warnanya terhadap
panas yang tinggi dan sublimasinya.
2.5.
Reduction Clearing (pencucian reduksi)
Proses pencucian reduksi dimaksudkan
untuk membersihkan dan menghilangkan sisa zat warna dispersi yang tidak terfiksasi dan masih menempel pada
permukaan serat dengan demikian sifat tahan lunturnya jadi lebih baik bahan di
kerjakan dalam suasana alkali pada suhu 70oC selama 10 menit.Karena
poliester bersifat hidrofob sehingga reaksi reduksi hanya terjadi pada
permukaan serat dan tidak akan mereduksi zat warna yang sudah terserap ke dalam
bahan. Alkali akan menghidrolisa permukaan serat dan mengatur pH pada
penguraian reduktor ,sedangkan reduktor berfungsi untuk mereduksi zat warna
dispersi dalam air supaya menjadi larut.Reaksi yang terjadi :
Hal
penting yang terjadi pada pencucian reduksi adalah peristiwa pemindahan dan
reduksi, sebagai berikut :
v Efek
reduksi
Setiap
zat warna disperse hanya terdispersi dalam larutan celupnya, untuk menghilangkan
sisa zat warna di permukaan maka harus di lakukan reducting clearing untuk
melarutkan zat warna tersebut.Apabila zat warna tersebut masih terdispersi dalam air walaupin sudah di pindahkan dari
permukaan seratnya zat warna tersebut masih memiliki afinitas terhadap
poliester yang memungkinkan zat warna tersebut sudah tidak mempunyai afinitas
lagi terhadap serat poliester sehingga tidak ada kemungkinan zat warna dispersi
menempel kembali pada serat poliestyer.
v Efek
Pemindahan
Zat
warna dispersi yang tidak terserap dan yang terserap sebagian ,hanya bisa
dipindahkan atau disingkirkan dalam suasana alkali .Setelah proses pemindahan
,zat warna tersebut harus segera di larutkan dalam air.
III. PERCOBAAN
III.1 Alat dan bahan
Alat
:
·
Gelas piala 100 ml
·
Gelas piala 1000 ml
·
Gelas ukur 100 ml
·
Mesin Padder
·
Mesin Stenter
·
Mesin termosol
·
Bunsen
·
Beker glass
·
Kasa asbes
·
Pipet volume 10 ml
·
Pengaduk
·
Termometer
Bahan – bahan
·
Bahan poliester
·
Zat warna Dispersi “Dispanil Yellow C-6G ”
·
Zat pendispersi anionik
·
Asam asetat 30%
·
Zat anti migrasi
·
Deterjen
·
NaOH 380Be
·
Natrium Hidrosulfit (Na2S2O4)
III. 2. DIAGRAM ALIR DAN SKEMA
PROSES
v Diagram Alir
Persiapan
Zat dan Bahan Kain Grey poliester
|
Proses Scouring
|
Pencucian
|
Proses
padding wpu 65%
|
Pengeringan/pre-dryeing
(100oC, 1’)
|
Thermofiksasi
(210oC, 1’)
|
Reduction
clearing/ cuci reduksi
(80oC, 10 menit)
|
Pembuatan
larutan zat warna dispersi
|
Persiapan
larutan celup
|
Bilas
dan keringkan
|
Evaluasi
: kerataan dan ketuaan warna
|
v Skema Proses
?
Proses
Pemasakan
Menit
|
Na2CO3
Pembasah
Bahan
|
1000C
|
10’
|
|
5’
|
300C
|
? Proses Pencelupan metoda
pad-termosol
Rendam peras
WPU 50%
|
Pengeringan
100OC, 1’
|
Thermofiksasi
210 OC,1’
|
pengeringan
|
Cuci
Sabun
|
Cuci reduksi
80OC,15’
|
Padding wpu 70% (Bahan ,zat warna , dispersing
agent,zat anti migrasi, asam asetat)
III.3. RESEP DAN FUNGSI ZAT
v RESEP
· Resep Pemasakan
? Na2CO3 : 2 g/L
? Pembasah :
2 ml/L
? Vlot :
1 : 20
? Suhu :
1000 C
? Waktu :
15 menit
· Resep Pencelupan
Zat warna disperse
|
: 10 g/l
|
Zat Pendispersi anionik
|
:
2 ml/l
|
Asam asetat 30%
|
:
2 ml/L
|
Zat anti migrasi
|
: 15 ml/l
|
Suhu thermofiksasi
|
: 210 oC
|
Waktu
|
: 1 menit
|
WPU
|
: 60 %
|
· Resep predrying
? Suhu drying 100oC selama
1 menit
· Resep cuci Reduksi
? Deterjen : 2 ml/l
? Na2S2O4 : 2 g/l
? NaOH 38o
BE : 2 ml/l
? Volt : 1 : 20
? Suhu : 80oC
? Waktu : 10 menit
v Fungsi Zat
? Zat
warna disperse : Memberi warna pada
polyester secara merata dan permanen
? Asam
asetat 30% : Memberi suasana asam dan
mengatur pH larutan celup
? Zat
Pendispersi : Mendispersikan zat
warna sehingga tersebar rata dalam larutan celup, meratakan dan mempercepat
pembasahan dengan cara menurunkan tegangan permukaan.
? Zat
pembasah : Membantu pembasahan
dengan cara meratakan dan mempercepat proses pembasahan
? Zat
anti migrasi : Menjaga larutan
yang telah menempel di permukaan serat sehingga pada saat setelah padding tidak
bermigrasi (zat warnanya)
? Na2S2O4
:
Menghilangkan zat warna yang tidak terfiksasi (tidak
berikatan dengan serat) pada proses pencucian reduksi.
0 comments:
Posting Komentar