Pencelupan Dispersi Reaktif 2 Bath 2 Stage Metoda Kontinyu

PENCELUPAN KAIN T/C DENGAN ZAT WARNA DISPERSI/ REAKTIF
METODA KONTINYU
2 BATH 2 STAGE

 

1. I.            MAKSUD DAN TUJUAN

      Maksud

• Mencelup kain polyester-kapas dengan zat warna disperse-reaktif secara merata dan permanen.

      Tujuan

• Mengamati dan mengetahui pengaruh dari variasi curing pada fiksasi zat warna reaktifpencelupan T/C dengan zat warna disperse-reaktif metoda kontinyu 2 bath 2 stage.

 

1. II.            TEORI PENDEKATAN

      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

1. Berat jenis

Serat poliester memiliki berat jenis 1,38 g/cm³.

1. Morfologi

Serat poliester berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat, atau sesuai dengan bentuk spineret yang digunakan.

1. Kandungan air

Serat sintetik pada umumnya memiliki kandungan air yang rendah yaitu antara 0-3 % .Serat poliester sendiri memiliki kandungan air 0,4 %

1. 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.

1. 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.

1. Sifat Elastis

Polioeater 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. Polieater 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.

 

 

      Serat Selulosa

Serat selulosa merupakan serat hidrofil yang strukturnya berupa polimer selulosa, dengan derajat polimerisasi (DP) bervariasi, contoh DP rayon 500 – 700, sedang DP kapas sekitar 3000., makin rendah DP daya serap airnya makin besar, contoh: MR rayon 11-13% sedang kapas 7-8%

Struktur serat selulosa adalah sebagai berikut:

 

 

 

 

 

 

Gugus –OH primer pada selulosa merupakan gugus fungsi yang berperan untuk mengadakan ikatan dengan zat warna direk berupa ikatan hidrogen. Serat selulosa umumnya lebih tahan alkali tapi urang tahan suasana asam, sehingga pengerjaan proses persiapan penyempurnaan dan pencelupannya lazim dalam suasana netral atau alakali.

Bahan yang akan dicelup biasanya sudah melalui proses persiapan penyepurnaan seperti pembakaran bulu, penghilangan kanji, dan pemasakan, bahkan untuk pencelupan warna biasanya sudah dikelantang dan dimerser.

 

      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.

Contoh struktur zat warna dispersi:

 

 

Difusi Zat Warna Dispersi Pada Serat Poliester

Proses difusi adalah suatu kemampuan zat warna untuk menembus masuk kedalam serat dan mewarnai serat. Difusi zat warna kedalam serat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:

• ukuran partikel zat warna
• suhu pencelupan
• struktur serat
• penambahan zat penggelembung serat

 

      Zat Warna Reaktif Panas

Zat warna reaktif panas merupakan zat warna yang larut dalam air dan berikatan dengan selulosa melalui ikatan kovalen sehingga tahan luntur warna hasil celupannya baik. Beberapa contoh zat warna reaktif panas antara lain Procion H, Drimarene X, Sumufix, Remazol, Sumifix Supra, dan Drimarene Cl. Zat warna Procion H dan Drimarene X yang masing-masing mempunyai system reaktif triazin dan pirimidin termasuk zat warna reaktif yang bereaksi dengan serat melalui substitusi nukleofilik (SN)².

 

OH–

Dengan laju reaksi = k. [zat warna] . [ sel -O], jadi dalam pencelupannya memerlukan penambahan alkali untuk merubah selulosa menjadi anion selulosa (sebagai nukleofil).

Sel – O – H                       Sel- O^– + H₂O

Semakin banyak alkali yang ditambahkan, pembentukan anion selulosanya makin banyak maka reaksi fiksasi makin cepat.

Secara singkat reaksi fiksasi tersebut dapat ditulis,

D – Cl + sel – OH                         D – O – Sel + HCl

Selain itu selama proses pencelupan dapat juga terjadi hidrolisis sehingga zat warna menjadi rusak dan tidk bisa fiksasi. Reaksi hidrolisis sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, dan konsentrasi air, bila suhu, pH dan konsentrasi air meningkat, reaksi hidrolisis akan semakin besar.

Beruntung reaksi hidrolisis ini lebih kecil dari reaksi fiksasi karena kenukleofilan OH^– lebih lemah dari sel-O^– , namun demikian dalam proses pencelupan perlu diusahakan agar reaksi hidolisis ini sekecil mungkin antara lain dengan cara memodifikasi skema proses pencelupan sedekian rupa. Misalnya, dengan penambahan alkali secara bertahap.

Kelemahan zat warna reaktif selain mudah rusak terhidrolisis juga hasil celupnya kurang tahan terhadap pengerjaan asam, sebagai contoh bila hasil celup dilakukan proses penyempurnaan resin finish dalam suasana asam maka ketaan warna hasil celupnya akan sedikit turun.

Zat warna reaktif kelompok kedua yaitu, Sumifix dan Remazol merupakan jenis zat warna reaktif yang bereaksi dengan serat melalui mekanisme adisi nukleofilik.

Zat warna tersebut dijual dalam bentuk sulfatoetilsulfon yang tidak reaktif dan baru berubah menjadi vinil sulfon yang reaktif setelah ada penambahan alkali.

Berbeda dengan jenis triazin atau pirimidin reaksi fiksasi dan hidrolisis zat warna jenis finil sulfon bersifat dapat balik. Bila dilihat dari reaksinya maka zat warna ini cocok untuk dicelup dengan metoda pre pad alkali dan metoda all in yang pemasukan alkalinya di depan.

Kelebihan zat warna vinil sulfon adalah relatif lebih tahan alkali, tetapi kelemahannya hasil celupnya mudah rusak oleh pengerjaan dalam suasan 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.

Adanya kekurangan dari kedua golongan zat warna reaktif tersebut maka saat ini banyak digunakan zat warna reaktif dengan gugus fungsi ganda (bifunctional reactive dyes), seperti Sumifix Supra  dan Drimare Cl, sehingga zat warnanya lebih tahan hidrolisis, efisiensi fiksasinya tinggi dan hasil celupnya lebih tahan alkali dan asam. Varian zat warna reaktif lainnya jua dibuat misalnya zat warna yang tahan panas dan afinitasnya lebih besar maupun zat warna reaktif yang dapat fiksasi pada suasana netral.     

 

 

1. III.            PERCOBAAN / PRAKTIKUM

1. Alat dan Bahan

ALAT	BAHAN
1buah piala gelas ukuran 500 ml Kain T/C 1buah pengaduk kaca Air secukupnya (sesuai dengan perhitungan) 1 buah gelas ukur 100 ml Zat warna disperse
	(Forron Yellow RD 4-GRL) Zat warna reaktif panas (Evercion Turquise H A)
1 set kasa + kaki tiga + Bunsen Zat pembantu pencelupan 1buah termometer
1 buah pipet volume
1 buah timbangan digital
1 set mesin pad thermosol
1 buah baki

 

 

2. Diagram Alir Proses 

3. Skema Proses

 4. Resep yang Digunakan

• Resep Pencelupan

–          Zat warna disperse                  20 g/l

–          Zat warna reaktif                    20 g/l

–          Pendispersi                              1 cc/l

–          Pembasah                                1 ml/l

–          Zat anti migrasi                       1 g/l

–          Na₂CO₃                                   1 cc/l

–          Urea                                        2 g/l

–          Garam glauber                         1 gr/l

–          Na₂SO₄                                    2 gr/l

–          WPU                                       60 %

 

• Resep Pencucian

–          Pembasah                                1 cc/l

–          Na₂CO₃                                   2 gr/l

–          Suhu                                        80⁰C

–          Waktu                                     10 menit

–          Volt                                         1:20

 

5. Fungsi Zat yang Digunakan

• 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

• Zat anti migrasi     : zat yang berfungsi untuk mencegah perpindahan zat warna
• Asam asetat           : mengatur pH larutan celup
• NaCl                      : membantu mendorong penyeapan zat warna reaktif
• Na₂CO₃                 : membantu proses fiksasi zat warna reakif
• Teepol                   : meratakan dan mempercepat proses pembasahan kain
• Urea                      : menjaga kelembaban kain

 

6. Cara kerja

–          Mempersiapkan alat dan bahan

–          Menimbang kain

–          Membuat larutan pencelupan sesuai resep

–          Merendam kain ke dalam larutan celup

–          Melakukan proses padding zat warna

–          Melakukan pengeringan pada stenter selama 1 menit

–          Melakukan thermosol selama 1 menit

–          Melakukan pad alkali

–          Melakuan pengeringan pada mesin stenter selama 1 menit

–          Memasukkan kain ke dalam dandang untuk proses steaming selama 15 menit

 

7. Perhitungan Resep

• Volume air                              : 400 cc
• Zat warna dispersi                   :
• Zat warna reaktif                    :
• Pendispersi                              :
• Pembasah                                :
• Zat anti migrasi                       :
• Na₂CO₃                                   :
• Garam glauber                         :
• Urea                                        :
• Na₂SO₄                                    :

 

8. Sampel Hasil Praktikum

Terlampir

 

9. Hasil evaluasi

a. Evaluasi pencucian menggunakan staining scale

Variasi	poliester	kapas
Kain 1 : curing 1200C	3/4	4/5
KAin 2 : alkali-shock	3/4	4/5
Kain 3 : curing 1400C	3/4	4/5
Kain 4 : pad steam	4	4/5

 

b. Evaluasi pencucian menggunakan grey scale

Kain uji

4

4

4

4/5

 

c. Evaluasi tahan gosok

Kering	Basah
4/5	5
4/5	5
4/5	5
4	5

 

1. IV.            DISKUSI

Pada praktikum ini menggunakan metoda 2 bath 2 stage. Efek warna yang digunakan adalah kontras. Skema proses yang digunakan menggunakan larutan yang berbeda sehingga pada pencelupannya tidak saling mengganggu. Pencelupan disperse menggunakan suasana alkali sedangkan zat warna direk menggunakan suasana asam. Pada metoda ini tidak ada efek staining ke kapas karena ada proses R/C pada awal proses. Fungsi R/C adalah untuk menghilangkan zat warna disperse yang tidak terfiksasi ke dalam serat. Pada metoda ini dapat dicelup pada bagian kapasnya terlebih dahulu namun yang biasa digunakan yaitu mencelup bagian polyester terlebih dahulu. Untuk pencucian dilakukan pada suhu 80⁰C. pemilihan zat warna disperse harus diperhatikan karena menggunakan metode termosol yang menggunakan suhu tinggi maka harus dipilih zat warna disperse yang tahan suhu tinggi yaitu golongan C dan D yang molekulnya tinggi sehingga tahan luntur warna baik, tidak perlu menggunakan proses iring dan yang tahan hingga suhu 190-230⁰C. pada zat warna direk, semua golongan dapat digunakan.

HAsil evaluasi tahan gosok kering dan basah nya baik. Tahan gisik kering menghasilkan nilai 5 yang artinya tidak luntur dan gosok basah 4/5 artinya tahan luntur nya baik. Pada proses R/C dan cuci sabun yang dilakukan maksimal sehingga zat warna yang tidak terfiksasi sudah hilang maka tahan luntur warna baik.

Variasi yang digunakan yaitu variasi curing pada fiksasi zat warna reaktif. Variasi yang diguanakan variasi fiksasi zat warna reaktif. Kain yang paling baik hasil celupan nya yaitu kain 4 dengan metoda pad steam. Pada metoda ini zat warna reaktif masih menempel dan tidak luntur. Dari hasil evaluasi dengan grey scale dan staining scale, paling baik diantara yang lain. Pada ke tiga kain yang lain, zat warna reaktif hampir luntur semua ketika di cuci sabun. Sehingga kain yang dihasilkan pada kain kapas nya berwrna putih dan tersisa kain polyester nya saja. Hal ini disebabkan karena dalam keadaan setimbang penyerapan zat warna pada suhu tinggi akan lebih sedikit apabila dibandingkan penyerapan pada suhu rendah. Akan tetapi pada umumnya dalam pencelupan perlu pemanasan untuk mempercepat reaksi. Peristiwa tersebut akan menyebabkan perubahan ketuaan warna bila pencelupan dilakukan pada suhu mendidih. Dan jika menggunakan metoda alkali shock dan curing, zat warna reaktif belum masuk ke dalam serat secara sempurna sehingga ketika cuci sabun, zat warna tidak ada yang menempel pada bahan. Hal ini pun berpengaruh terhadap jenis zat warna reaktif yang digunakan. Kemungkinan zat warna reaktif yang digunakan adalah zat warna vinil sulfon. Kelemahannya hasil celupnya mudah rusak oleh pengerjaan dalam suasan 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 sehingga pada cuci sabun yang bersifat alkali dan suhu tinggi, zat warna akan keluar kembali. Sedangkan pada steaming, suhu yang digunakan tidak terlalu tinggi dan fiksasi menggunakan uap sehingga zat warna masuk secara sempurna dan ketika di cuci sabun, sedikit mengalami luntur. Oleh karena itu, jenis zat warna dan metode sangat berpengaruh terhadap hasil yang diinginkan.

 

1. V.            KESIMPULAN

1. Faktor yang berpengaruh dari proses fiksasi zat warna reaktif yaitu pH, suhu, jenis zat warna dan konsentrasi air.

2. Faktor yang berpengaruh dari fiksasi zat warna disperse adalah suhu dan waktu fiksasi, jenis zat warna.

3. Hasil yang paling baik tahan luntur warna, kerataan dan ketuaan warna yaitu kain no.4 yang menggunakan pad steam.

4. Pada pencelupan  2 bath 2 stage ini penggunaan variasi fiksasi zat warna reaktif sangat berpengaruh terhadap hasil yang diinginkan.