Pencelupan Dispersi-Bejana

PENCELUPAN SERAT POLIESTER – KAPAS DENGAN ZAT WARNA WARNA DISPERSI-BEJANA

I

MAKSUD DAN TUJUAN 1.1

Maksud

:

Memberikan efek warna dan mewarnai serat poliester–kapas menggunakan zat warna dispersi–bejana. 1.

Tu!ua"

:

Menget Mengetahu ahuii pengar pengaruh uh variasi variasi metode metode pencelu pencelupan pan dan zat-zat zat-zat pemban pembantui tui terhad terhadap ap warna hasil pencelupan.

II

TEORI DASAR  S#$a% Ka&as

Serat kapas dihasilkan dari rambut biji tanaman yang termasuk dalam jenis Gessypium. Serat kapas tersusun dari selulosa pektin zat-zat yang mengandung protein lilin dan abu. S%$uk%u$ K'('a S#)u)*sa

H

OH H

H

H H

H O

O CH OH Ka$ak%#$'s%'k Ka$ak%#$'s%'k S#$a% Ka&as :2

CH2OH O H OH H

O H

OH

n-1 selulosa

Morfologi !enampang membujurnya seperti pita yang terpuntir sedangkan penampang melintangnya  berbentuk seperti ginjal. Sifat "imia •

#ahan #ahan kondisi penyimpanan pengolahan dan pemakaian normal

•

rusak oleh beberapa indikator dan penghidrolisa

•

rusak oleh asam kuat pekat dan encer 

•

terpengaruhnya sedikit oleh alkali

•

mudah diserang jamur dan bakteri dalam keadaan lembab dan hangat

•

Sifat $isika

•

%arna %a rna serat umumnya dari putih sampai krem

•

Mulur antara & - '() dengan dengan rata-rata *)

•

+erat jenisnya ', - ', )

•

/ndeks bias sejajar dengan sumbu serat ',0 dan tegak lurus ',(

Serat Poliester Susunan Susunan rantai molekul polyester polyester terbentuk terbentuk secara kondensasi kondensasi menghasilkan menghasilkan polietena polietena tereftalat yang merupakan satu ester dari komponen dasar asam dan alkohol yaitu asam tereftalat dan etilena glikol. /ni merupakan pengembangan pembuatan poliester yang pada mulany mulanyaa terbuat terbuat dari dari dimetil dimetil terafta teraftalat lat sebaga sebagaii asamny asamnyaa dan etilen etilenaa glikol glikol sebagai sebagai alkoholnya dan dikenal dengan nama #erylene. 1eaksi poliester adalah sebagai berikut 2

 n CH3OOC

COOCH3

+ n HO(CH 2)2OH

3imetil asam tereftalat etilena glikol

CH3O [ OC

COO(CH 2)2O ]n H

+ (2 (2n –1 ) CH3OH

#erylene

!ada !ada tahun tahun terakhi terakhirr dikemb dikembang angkan kan teknik teknik baru baru dengan dengan mempro memproduk duksi si asam terafta teraftalat lat sehing sehingga ga cender cenderung ung lebih lebih banya banyak k diperg diperguna unakan kan diband dibanding ing metil metil teraftal teraftalat at sebaga sebagaii bahan bahan baku baku pembua pembuatt polye polyester ster yang yang dikena dikenall dengan dengan nama nama 3acron 3acron.. 4dapu 4dapun n reaksinya pembuatannya adalah sebagai berikut 2

n HOOC

COOH

4sam tereftalat

+ n HO(CH 2)2OH

etilena glikol

HO [ OC

3acron

COO(CH 2)2O ]n H

+ (2 (2n –1 ) H2O

air  

!enggunaan !enggunaan asam tereftalat tereftalat sebagai sebagai bahan baku poliester poliester menyebabkan menyebabkan beberapa  perbedaan sifat poliester diantaranya titik leleh le leh poliester yang dihasilkan lebih tinggi dan hampir larut dalam glikol. !embuatan poliester dari asam tereftalat lebih menguntungkan dibandingkan poliester dari metil tereftalat.

!roses polimerisasi asam tereftalat dan etilena glikol dilakukan dalam kondisi suhu tinggi dan ruang hampa. Sifat-sifat polyester : '. "eku "ekuat atan an tar tarik ik dan dan mulu mulur  r 

"ekuatan tarik sekitar &,-*, gram5denier sedangkan mulurnya berkisar  antara 6,) sampai *,). 6. 7lastisitas !oliester mempunyai elastisitas yang baik sehingga dalam keadaaan normal kain  poliester tahan terhadap kekusutan. 4pabila benang poliester ditarik dan kemudian dilepaskan pemulihan terjadi dalam satu menit adalah sebagai berikut 2 !enarikan 6)88pemulihan 9*) !enarikan &)88pemulihan 9) (. Moisture 1egain !ada kondisi standar yaitu 1: ,



6) dan suhu 6



;



') moisture regain serat

 poliester hanya &) sedangkan pada 1: ') moisture regain mencapai -0) &. +erat % = !enyerapan air = "enampakan = Gosokan kering = Gosokan basah = #ahan kusut = #ahan lipatan tetap = "erutan = #ahan elektrostatik = #ahan pilling = "elembutan =

P*)'#s%#$ 4 ; ; 4 + + 4 4 + ; ; +

Ka&as +-4 +-4 4 + + ;-+ ; ; ;-+ 4 4 4

Za% ,a$"a D's&#$s'

>at warna dispersi adalah zat warna organik yang terbuat secara sintetik. "elarutannnya dalam air kecil sekali dan larutan yang terjadi merupakan dispersi atau partikel-partikel yang hanya melayang dalam air. >at warna dispersi mula-mula digunakan untuk mewarnai serat selulosa. "emudian dikembangkan lagi sehingga dapat digunakan untuk mewarnai serat buatan lainnya yang lebih hidrofob dari serat selulosa asetat seperti serat poliester poliamida dan poliakrilat. >at warna dispersi merupakan zat warna yang terdispersi dalam air dengan bantuan zat  pendispersi. 4dapun sifat-sifat umum zat warna dispersi adalah sebagai berikut 2 '. Sifat-sifat umum zat warna dispersi merupakan faktor penting dan berhubungan erat penggunaannya dalam proses pencelupan. Sifat-sifat umum zat warna dispersi menurut at warna dispersi dan serta merupakan senyawa hidrofob dan bersifat non

 polar. /katan yang terjadi pada senyawa hidrofob dan bersifat non polar ini disebut ikatan hidrofobik. Gaya yang berperan dalam terbentuknya ikatan hidrofobik antara serat poliester dengan zat warna dispersi adalah gaya dispersi ?ondon yang termasuk  ke dalam gaya Fan der %aals Agaya fisikaB. Mekanisme !encelupan Mekanisme pencelupan zat warna dispersi adalah solid solution dimana suatu zat  padat akan larut dalam zat padat lain. 3alam hal ini zat warna merupakan zat padat yang larut dalam serat.

Mekanisme lain menjelaskan demikian 2 zat warna dispersi berpindah dari keadaan agregat dalam larutan celup masuk kedalam serat sebagai bentuk molekuler. !igmen zat warna dispersi larut dalam jumlah yang kecil sekali tetapi bagian zat warna yang terlarut tersebut sangat mudah terserap oleh bahan. Sedangkan bagian yang tidak larut merupakan timbunan zat warna yang sewaktu-waktu akan larut mempertahankan kesetimbangan. +agian zat warna dalam bentuk agregat pada suatu saat akan terpecah menjadi terdispersi monomolekuler. >at warna dispersi dalam bentuk ini akan masuk ke dalam serat melalui  pori-pori serat. !encelupan dimulai dengan adsorpsi zat warna pada permukaan serat selanjutnya terjadi difusi zat warna dar permukaan ke dalam serat. >at warna akan menempati bagian amorf dan terorientasi dari serat poliester. !ada saat pencelupan berlangsung kedua  bagian tersebut masih bergerak sehingga zat warna dapat masuk di antara celah-celah rantai molekul dengan adanya ikatan antara zat warna dengan serat. /katan yang terjadi antara serat dengan zat warna mungkin merupakan ikatan fisika tetapi dapat pula merupakan ikatan hidrogen yang terbentuk dari gugusan amina primer pada zat warna dengan gugusan asetil pada molekul serat. O2N

N=N

N–H I H

O=C – O – C I CH3

zat warna dispersi

ikatan hidrogen

gugus ester  

3emikian pula gaya-gaya 3iseprsi ?ondon AFan der %aalsB yang dapat terjadi dalam  pencelupan tersebut seperti diilustrasikan dalam gambar di bawah ini 2 II

I  Tolakan  Tarikan

+ A

 Tolakan  Tarikan

+ B

ikatan Van Der Waals

3alam gambar di atas dimisalkan atom 4 adalah atom zat warna sedangkan atom + adalah serat poliester. !ada saat atom 4 mulai berdekatan dengan atom + maka salah satu atom cenderung untuk mendekati atom tetangganya. Smapai pada jarak tertentu maka  pada kedua atom akan terjadi antaraksi dimana awan elektron / pada atom 4 akan tertarik 

 pada inti atom + awan elektron // pada atom + akan tertarik pada inti atom 4 awan elektron / dan awan elektron // saling tolak dan inti atom 4 akan menolak inti atom +. 4ntaraksi tersebut akan menghasilkan energi tarik-menarik. /nteraksi 6 kutub juga mungkin mengambil peranan penting dalam mekanisme pencelupannya. -

O

+

-

O

N=

=N–N=

=N+ – H I H

-

+

O= C – O – C I CH3

Ika%a" dua ku%u3

>at warna yang bersifat planar akan lebih mudah terserap daripada zat warna yang  bukan planar. :al ini menunjukkan pertentangan terhadap teori solid solution. Mekanisme ini dipengaruhi oleh beberapa faktor 2 = #ekanan uap dari zat warna dispersi relatif terhadap temperatur. = "ualitas zat warna dispersi dalam hal luas permukaan dari partikel per unit berat sifat kristal atau bentuknya dan kandungan ke tak murnian. = "onsentrasi zat warna dispersi yang dipakai dan mudahnya penguapan pada waktu dan temperatur yang terbatas. = Sifat dari komponen serat terutama adanya serat campuran dan afinitasnya terhadap uap. = !engaruh zat-zat kimia lain yang digunakan dalam sistem. = "ecepatan atmosfir yang melalui kain.

ZAT WARNA BEJANA

>at warna bejana merupakan salah satu zat warna alam zat warna ini telah lama dipergunakan untuk serat–serat tekstil. Semua zat warna bejana tidak larut dalam air dan tak mungkin digunakan untuk mencelup apabila tidak dirubah dahulu struktur  molekulnya. 3engan diberi sedikit reduktor yaitu hidrosulfit senyawa tersebut dibejanakan artinya dirubah menjadi bentuk leuko yakni bentuk zat warna bejana yang tereduksi yang akan larut dalam larutan alkali. Senyawa leuko tersebut memiliki substantivitas terhadap selulosa sehingga dapat mencelupnya. 3engan perantara suatu oksidator atau dengan oksigen dari udara bentuk leuko yang berada dalam serat akan teroksidasi kembali ke bentuk semula yakni pigmen zat warna bejana. Senyawa-senyawa leuko memiliki warna-warna yang lebih muda daripada warna pigmen aslinya.

& tahap pencelupan dengan menggunakan dengan zat warna bejana sebagai zat  pencelupnya yaitu 2 a. pembejanaan yaitu dengan membuat larutan bejana yang mengandung senyawa leuko  b. pencelupan serat-serat tekstil dengan senyawa leuko c. oksidasi senyawa leuko menjadi senyawa asal d. pencucian dengan sabun

>at warna bejana menurut struktur kimianya dapat dibagi menjadi 6 golongan yaitu 2 '. Golongan indigoida aitu golongan yang mengandung kromofor –;E-;D;-;E- dan pada umumnya merupakan derivate dari indigotin dan tioindigo. o

o

o

o

c

c

c

c

c

c

NH

c S

 C:

/ndigotin

c S

#ioindigo

6. Golongan antrakinoida aitu golongan yang mempunyai struktur dasar sebagai antrakinon. o c N

o

4ntrakwinon >at warna bejana mempunyai afinitas terhadap serat tekstil maka kemungkinan terjadinya ikatan hidrogen dan ikatan sekunder yakni ikatan van der waals dengan serat dapat terjadi. Eleh karena itu molekul-molekul zat warna bejana harus merupakan molekul yang planar dan komplek meskipun tidak harus linier. ;ontoh jenis zat warna yang digunakan adalah indantherin violet-1 memiliki struktur sebagai berikut 2

;DE

ED;

trans isoviolanthrone

≈

!embejanaan Apelarutan sementara membentuk leukoB

 Ca6S6E&

H 6CaE: H 6:6E  6Ca6S6E& H :n

3D;DE

H :n  3D;-E:

Apigmen >%B

3D;-E:

H CaE:  3D;-Ena Aleuko >% larut substantiveB

zat warna didispersikan dalam air panas A ;Bditambah kostik (0 +e diaduk beberapa menit. #aburkan Ca 6S6E& sambil diaduk selama ' menit. 4kan tampak perubahan warna sesuai dengan kromofornya.

≈

!elarutan >at %arna

' gram zat warna bejana dipastakan agar menjadi system koloid dengan ' cc pendispersi nonionik ditambahkan ' cc air kemudian tambahkan ' g CaE: dan ( g Ca 6S6E& dan air  ' cc untuk melarutkan zat warna panaskan 0 ; selama ,-' menit sampai larut sempurna.

≈

!encelupan

?euko dituangkan kedalam larutan celup yang sesuai vlotnya dan diberi CaE: dan nattrium hidrosulfit lalu bahan dimasukan pada temperatur dan waktu yang sesuai  jenisnya. ≈

!engoksidasian

:asil pencelupan yang telah diperas dicuci dengan air dingin dioksidasikan dengan oksidator Anatrium perborat Ca+E( hydrogen peroksida atau kaporitB. ?euko yang telah terserap diubah kembali kebentuk semula BpigmenB sehingga tidak larut dan tidak dapat keluar karena ukuran molekulnya lebih besar daripada serat. 3D;-ECa

H :6E  3D;-E:

3D;-E:

H En  3D;DE

≈

!encusian

:asil celupan yang telah dioksidasi dicuci dengan sabun panas sampai bersih untuk  menghilangkan zat warna yang tidak terfiksasi dan selanjutnya dibilas sampai bersih.

P#"#)u&a" Ka'" da$' 3a/a" s#$a% a(&u$a"

4danya pencelupan serat campuran tentunya ada hal yang ingin dicapai dimana tidak  dapat didapat pada pencelupan serat tunggal . Misalkan pada pencelupan serat campuran dimaksudkan untuk mendapatkan hasil pencelupan yang baik dengan harga yang murah apabila dilihat dari segi ekonomi. !ada

pencelupan

serat

campuran

ada

beberapa

bentuk

campuran

yang

digunakan.+entuk campuran pertama yaitu 2 campuran bicomponencampuran ini terdiri dari serat dalam serat AfilamenB. +entuk campuran yang kedua adalah campuran yarn  blends campuran ini terdiri dari campuran benang yang berbeda serat. +entuk-bentuk  campuran tersebut dimaksudkan agar pencelupan yang dilakukan dapat memperoleh hasil  pencelupan yang diinginkan dan efek warna yang diharapkan.

3ikarenakan adanya campuran –campuran serat yang bervariatif sesuai bentuknya maka pencelupan serat campuran akan dapat menghasilkan efek warna yang berfariasi . MisalkanI efek warna 2 S*)'d4u"'*" yaitu semua komponen serat dicelup dengan warna sama. R#s's4$#s#$5#  yaitu minimum satu serat dalam campuran tidak diselup . C$*ss yaitu masing-masing serat dalam campuran dicelup dengan warna berbeda . T*"# '" %*"# yaitu masing-masing serat dalam campuran dicelup dengan warna yang

sama tetapi berbeda ketuaannya. C$*ss s%a'"'" yaitu satu atau lebih komponen serat terwarnai oleh larutan celup serat

yang lain.

III

ALAT DAN BAAN A)a%

:

'. Gelas ukur ' ml

. Mesin ;uring

6. !iala gelas ' ml

*. Mesin Steam

(. +ejana porselen

0. !ipet volume

&. !engaduk kaca

9. !embakar bunsen dan kaki tiga

,. !adder

Ba/a" :

'. "ain campuran polyester–kapas 6. >at warna 3isperse (. >at warna +ejana &. >at pendispersi ,. Ca6;E( . 4sam asetat ( ) *. Catrium Sulfat 0. Catrium :idro Sulfit 9. Catrium :idroksida '. #eepol ''. 4ir proses

I6.

RESEP DAN KEBUTUAN ZAT

1esep !encelupan '

6

>at %arna 3ispersi +ejana

&

(

&

'

AcottestrenB A)owfB !endispersi anionik Aml5lB

'

4sam asetat Aml5lB

'

 Ca6SE& Ag5lB

(

6,

-

Flot A'2JB

'26

Suhu Ao;B

'(

1esep !embejanaan dan 15; '

6

(

&

 CaE: Aml5lB

&

&

(

6

 Ca6S6E& Ag5lB

6

(

6

6

%aktu

' menit

Flot A'2JB

'26

Suhu Ao;B

0

1esep Eksidasi :6E6

( ml5l

Flot

'26

%aktu

' menit

Suhu

 o;

1esep !encucian #eepol

'ml5l

 Ca6;E(

' g5l

Flot

'26

%aktu

' menit

Suhu

 o;

"ebutuhan >at !encelupan '

6

(

&

+erat bahan AgrB

,0,

,0,

,0,

,0,

at warna 3ispersi 2@ntuk mewarnai bahan5serat poliester 



!endispersi

2@ntuk mewarnai bahan5serat selulosa

2@ntuk mendispersikan atau menambah kelarutan zat

warna dispersi. 

 Catrium :idrosulfit 2untuk mereduksi zat warna yang tidak terfiksasi dengan sempurna



 Catrium hidroksida

2 sebagai alkali untuk membentuk leuko zat

warna. 

4sam asetat

2 untuk pengatur p: larutan celup memberikan

suasana asam pada larutan agar zat warna dispersi tidak rusak. 

:ydrogen peroksida

2 untuk mengoksidasi leuko zat warna

sehingga kembali kebentuk semula.

F/.

;414 "71at2

-

>at warna disperse yang digunakna harus yang penodaan ke kapasnya sekecil mungkin Ayang sangat hidrofob tipe ; dan 3B

-

>at warna bejana yang tidak tahan panas dengan molekul yang besar A/CspB

 !endispersi yang dipilih harus tahan suhu tinggi dan tahan asam karena dalam larutan

celup masih menggunakan asam

dari pencelupan disperse

maka dari itu sebaiknya

digunakan pendispersi yang tahan asam dan tahan suhu tinggi Amodified anionic5 weakly anionicB

8II.

K#s'(&u)a"

-

"ain ( dan & memliki nilai kerataan dan ketuaan warna paling tinggi

-

!engontrolan suhu dalam proses drying !emilihan zat warna dapat mempengaruhi hasil celupan

8III. Da+%a$ Pus%aka

/sminingsih 31. S. #eks. M.Sc. dan /r. 1asjid 3jufri M.Sc. '9*05'9*9. Pengantar Kimia  Zat Warna. +andung2 /nstitut #eknologi #ekstil. 1asjid 3jufri /r. M.Sc. dkk. '9*(. Teknologi Pengelantangan, Pencelupan dan Pencapan. +andung2 /nstitut #eknologi #ekstil.