Makalah Celup 3 Pet-rayon.docx

PENCELUPAN ZAT WARNA DISPERSI-REAKTIF PADA KAIN POLIESTER-RAYON (65%-35%) MAKALAH diajukan untuk memenuhi tugas Mata Kuliah Teknologi Pencelupan 3

oleh: Aditia Rachman M (15020061) Afrizal Nurdiansyah (15020063) Hasanul Arifin (15020067) Khansa Husniah Nurjaman (1502069) Mia Eriyanti (15020071) Rifaldi Habibi (15020084)

Program Studi Kimia Tekstil POLITEKNIK SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL BANDUNG 2018

[Type text]

Page 1

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Dalam pencelupan bahan tekstil dengan zat warna, bahan diwarnai dengan zat warna secara merata dengan zat warna sehingga diperoleh bahan bewarna dengan tahan luntur tertentu. Pencelupan adalah suatu proses pemberian warna pada bahan tekstil secara merata dan baik, sesuai dengan warna yang diinginkan. Proses pencelupan yang digunakan menjadi faktor penting untuk menghasilkan celupan yang tepat. Metode yang dapat digunakan untuk mencelup serat poliester-rayon menggunakan zat warna dispersi-reaktif yaitu dengan exhaust. Kain celupan poliester-rayon ini biasa digunakan sebagai bahan pakaian. Maka dari itu,

penting untuk dapat mengetahui cara

pencelupan zat warna kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif menggunakan metoda exhaust yang akan dibahas pada makalah ini. B. Batasan Masalah Pembatasan masalah pada makalah ini yaitu mencakup serat poliester, serat rayon, zat warna dispersi, zat warna reaktif, mekanisme pencelupan serat poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif, dan proses pencelupannya. C. Masalah Masalah pada makalah ini dirumuskan sebagai berikut: 1. Apa yang dimaksud dengan zat warna dispersi? 2. Apa yang dimaksud dengan zat warna reaktif? 3. Apa saja sifat serat poliester dan rayon? 4. Bagaimana mekanisme serta proses pencelupan kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif? D. Tujuan Tujuan dari makalah ini yaitu: 1. Memenuhi tugas mata kuliah Teknologi Pencelupan 3. 2. Mengetahui tentang zat warna dispersi. 3. Mengetahui tentang zat warna reaktif. 4. Mengetahui tentang serat poliester dan rayon. 5. Mengetahui proses pencelupan kain poliester-rayon dengan zat warna dispersireaktif. E. Manfaat Makalah ini diharapkan memberikan manfaat sebagai berikut. 1. Bagi pembaca dan penyusun, diharapkan dapat menambah informasi mengenai pencelupan kain poliester-rayon menggunakan zat warna dispersi-reaktif. 2.

BAB II DASAR TEORI

A. Serat Poliester Poliester adalah serat sintetik yang banyak digunakan untuk bahan tekstil, merupakan suatu polimer hasil reaksi antara monomer asam tereftalat dan etilena glikol, seperti reaksi berikut :

Gambar 1. Reaksi Pembuatan Serat Poliester

Gambar 2. Struktur kimia polyester Polimer yang terbentuk disebut poliester yang memiliki keteraturan struktur rantai yang menyebabkan serat memiliki struktur yang rapat akibat rantai yang saling berdekatan membentuk ikatan antar rantai molekul polimer berupa gaya dipol. Oleh karena itu serat poliester bersifat hidrofob dan sulit dimasuki air maupun zat warna. Kenaikan suhu mengakibatkan adanya vibrasi molekul yang memperlemah ikatan antar molekul, menjadikan jarak antar rantai lebih longgar, serat menjadi lebih plastis sehingga dapat dimasuki oleh molekul air dan zat warna. 

Sifat Poliester Tabel 1. Sifat serat poliester Sifat Kekuatan Tarik

Parameter 4,0 – 6,9 gram/denier

Mulur Elastisitas Moisture regain (RH 65%) Modulus Berat Jenis Titik Leleh Morfologi

Sifat Kimia

11% - 40% Baik (tahan kusut) 0,4 % Tinggi (pembebanan 1,7 g/d menyebabkan mulur 2% 1,38 2500C Berbentuk silinder dengan penampang bulat Tahan asam lemah mendidih dan asam kuat dingin, tidak tahan alkali kuat. Tahan oksidator, pelarut untuk dry cleaning. Larut dalam metakresoil panass, tahan jamur.

Proses pencelupan cara padding hanya cocok untuk kain yang relative kuat dan memiliki kestabilan dimensi yang baik, bersih dari kanji, dan tidak ada lipatan, untuk itu bahan poliester harus di heat-sett sebelum dicelup. B. Serat Rayon Viskosa Pembuatan serat rayon viskosa pertama kali dikembangkan pada tahun 1891 oleh C.F. Cross dan E.J. Bevan. Produksi rayon dilakukan oleh Courtaulds Ltd, lalu dikembangkan pesat ke seluruh dunia. Rayon buatan termasuk serat setengah buatan yang merupakan serat selulosa yang di regenerasi sehingga strukturnya saa dengan serat selulosa lain,kecuali derajat polimerisasinya yang lebih rendah berkisar antara 300-500, karena terjadinya degradasi rantai polimer selama pembuatan seratnya. Pada prinsipnya pembuatan serat rayon viskosa adalah sebagai berikut : 1. Pengerjaan selulosa alkali, yaitu daridasar plup yang dimurnikan dan dengan natrium hidroksida,kemudian dengan karbon disulfida membentuk natrium selulosa xantat. 2. Natrium selulosa xantat dilarutkan dalan natrium hidroksida encer, sehingga menjadi larutan kentalyang dikenal sebagai viscose. Pemintalan larutan viscose dilakukan dengan menggunakan pemintalan basah,yaitu dengan cara menyemprotkan larutan viscose melalui spineret yang direndam dengan larutan asam dan garam, sehingga selulosa xantat berubah menjadi selulosa padat kembali.

1. Morfologi Serat Rayon Viskosa Bentuk memanjang serat viskosa seperti silinder bergaris dan penampang melintangnya bergerigi seperti terlihat pada Gambar 3 berikut.

Gambar 3. Morfologi Serat Rayon 2. Sifat-Sifat Serat Rayon Viskosa  Sifat Fisika Serat Rayon Viskosa a. Kekuatan dan Mulur Kekuatan rayon viskosa kira-kira 2,6 g/d dalam keadaan kering dan kekuatan basahnya kira-kira 1,4 g/d mulurnya kira-kira 15% dalam keadaan kering dan kira-kira 25% dalam keadaan basah. b. Elastisitas Serat rayon viskosa memiliki elastisitas yang jelek ,apabila dalam pertenunan benangna mendapatkan suatu tarikan mendadak kemungkinan benang tersebut tetap mulurdan tidak mudah kembalipada kondisi semula, akibatnya dalam pencelupan akan menghasilkan warna yang tidak rata dan kelihatan seperti garis-garis berkilau. c. Moisture regain Serat rayon viskosa mempunya moisture regain dalam kondisi standar adalah 12-13% d. Berat jenis Berat jenis rayon viskosa adalah 1,52 e. Sinar dan panas Serat rayon viskosa dalam penyinaran kekuatan tarik berkurang dan 

pemanasan dalam waktu lama penyebabnya rayon menjadi berwarna kuning Sifat Kimia Rayon Viskosa Serat rayon viskosa memiliki sifat-sifat kimia sebagai berikut a. Asam Asam lemah tidak memberikan efek perusakan pada serat rayon tetapi asam kuat menyebabkan terjadi hidrolisa dan pemutusan rantai molekul yang mengakibatkan turunnya kekuatan tarik.

b. Alkali Alkali lemah dalam keadaan panas dapat menyebabkan turunnya kekuatan tarik sedangkan dalam keadaan dingin tidak berpengaruh . alkali kuat menyebabkan terjadinya penggelembungan. c. Oksidator Adanya oksidator yang berlebihan akan menyebabkan terjadinya oksiselulosa padaserat rayon viskosa sehingga akan menurunkan keuatan serat. C. Kain Campuran Poliester dan Rayon Viskosa Pencapuran serat poliester dan rayon diharapkan mendapatkan sifat-sifat sebagai berikut :      

Mempunyai daya serap tehadap air yang cukup Tahan terhadap tekanan dan gosok Mempunyai kestabilan dimensi dan ketahanan kusut yang baik Tahan terhadap mikrobiologis Mempunyai kekuatan yang cukup Tidak menimbulkan listrik statis

Pada umumnya pencampuran serat poliester dan serat rayon viskosa adalah komposisi 65%-35%, 80%-20%, bahkan 50%-50% tergantung dari tujuan penggunaan. Walaupun campuran poliester dan rayon mengalami perubahan sifat fisik, akan tetapi karakteristik pencelupannya sama seperti karakteristik pencelupan masing-masing serat.

D. Zat Warna Dispersi Zat warna dispersi pada mulanya dapat dipergunakan untuk mencelup serat asetat yang merupakan serat hidrofob. Dengan dikembangkannya serat buatan yang bersifat hidrofob, seperti serat hidrofob, seperti serat poliakrilat, poliamida dan poliester, maka penggunaan zat warna dispersi semakin meningkat. Pada waktu ini zat warna dispersi, terutama dipergunakan pada pencelupan serat poliester. Beberapa nama dengan zat warna dispersi adalah:     

Foron (sandoz) Dispersol (I.C.I) Pelanil (BASF) Sumikaron (Sumitomo-Jepang) Terasil (Ciba-Geigy)

Agar build up property nya baik jenis zat warna yang cocok untuk pencelupan metoda thermosol adalah zat warna dispersi tipe c (SE) ATAU tipe D (S), dan dipilih zat warna disperse yang tidak mudah teroksidasi udara pada suhu thermosol (contohnya zat warna disperse yang tidak memiliki gugus amina primer). Kalau terpaksa menggunakan zat warna yang mudah teroksiddasi pada suhu tinggi perlu ditambahkan zat fading inhibitor (reduktor lemah). Supaya hasil pencelupan lebih rata, zat warna dispersi yang digunakan adalah jenis zat warna dispersi bentuk liquid atau micro powder. 

Penggolongan Zat Warna Dispersi Menurut Struktur Kimia 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



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. Tabel 2. Golongan Zat Warna Dispersi Berdasarkan Ketahanan Sublimasinya Bentuk

Kelompo Sumitom

molekul



k

o BASF

Suhu

Suhu

sublimas Termoso

Metoda Celup Thermosol HT/HP Carrier 1300C

1000C

A B

E

i 1700C 1900C

l 1800C 2000C

x

x



C

SE

2000C

2100C







D

S

2100C

2200C





x

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 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.

E. Zat Warna Reaktif Zat warna reaktif adalah suatu zat warna yang dapat mengadakan reaksi dengan serat (ikatan kovalen) sehingga zat warna tersebut merupakan bagian dari serat. Zat warna reaktif yang pertama diperdagangkan dikenal dengan nama Procion. Zat warna ini terutama dipakai untuk mencelup serat selulosa, serat protein seperti wol dan sutera dapat juga dicelup dengan zat warna ini. Selain itu serat poliamida (nilon) sering juga dicelup dengan zat warna reaktif untuk mendapatkan warna muda dengan kerataan yang baik. Nama dagang zat warna reaktif adalah : - Procion (I.C.I) - Cibacron (Ciba Geigy) - Remazol (Hoechst) - Drimarine (Sandoz) - Primazine (BASF) Zat warna reaktif termasuk golongan zat warna yang larut dalam air. Karena mengadakan reaksi dengan serat selulosa, maka hasil pencelupan zat warna reaktif mempunyai ketahanan luntur warna yang sangat baik. Demikian pula karena berat molekul kecil maka kilapnya baik. Berdasarkan cara pemakaiannya, zat warna reaktif digolongkan menjadi dua golongan yaitu zat warna reaktif dingain dan reaktif panas. Berdasarkan cara pemakaiannya, zat warna reaktif digolongkan menjadi dua golongan, yaitu : 1.

Zat warna reaktif dingin Yaitu zat warna reaktif yang mempunyai kereaktifan tinggi, dicelup pada suhu rendah.

Misalnya procion M, dengan sistem reaktif dikloro triazin.

Gambar 4. Zat warna DCT (CI Reactive Red 1) 2.

Zat warna reaktif panas Yaitu zat warna reaktif yang mempunyai kereaktifan rendah, dicelup pada suhu

tinggi. Misalnya Procion H, Cibacron dengan sistem reaktif mono kloro triazin, Remazol dengan sistem reaktif vinil sulfon.

Gambar. 5 Struktur zat warna reaktif panas (MCT) Reaksi antara gugus OH dari serat selulosa dengan zat warna reaktif dapat digolongkan menjadi dua, yaitu : 1. Reaksi substitusi Membentuk ikatan pseudo ester (ester palsu) misalnya pada pencelupan serat selulosa dengan zat warna reaktif Procion, Cibacron dan Levafix. Zat warna Procion H dan Drimarene X yang masing-masing mempunyai sistem reaktif triazin dan pirimidin termasuk zat warna reaktif yang bereaksi dengan serat melalui mekanisme substitusi nukleofilik (SN)2 yaitu sebagai berikut:

Gambar.6 Mekanisme reaksi subtitusi Nukleofilik (SN2) pada fiksasi zat warna reaktif Dengan laju reaksi = k. [Zat warna] [sel-O], jadi dalam pencelupan memerlukan penambahan alkali untuk mengubah selulosa menjadi anion selulosa(sebagai nukleofil). OHSel – O – H

Sel – O- + H2O

Semakin banyak alkali yang ditambahkan, pembentukan anion selulosanya semakin banyak, maka reaksi fiksasi semakin cepat. Secara singkat reaksi fiksasi tersebut dapat ditulis : D – Cl sel-OH

D-O-sel + HCl

Selain itu selama proses pencelupan dapat terjadi reaksi hidrolisis sehingga zat warna menjadi rusak dan tidak bisa fiksasi / berikatan dengan serat. D – Cl + H-O-H

D-O-sel

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 hidrolisis ini sekecil mungkin antara lain dengan cara modifikasi skema proses pencelupan sedemikian rupa, misalnya dengan cara menambahkan alkali secara bertahap. 2. Reaksi adisi Membentuk ikatan eter, misalnya pada pencelupan serat selulosa dengan zat warna reaktif Remazol dan Sumifik. Zat warna vinil sulfon dijual dalam bentuk sulfatoetilsulfon yang tidak reaktif dan baru berubah menjadi vinil sulfon yang reaktif setelah ada penambahan alkali.

Gambar 7. Reaksi fiksasi dan hidrolisis zat warna reaktif jenis vinil sulfon Kelebihan zat warna Vinil Sulfon adalah relatif lebih tahan alkali, tetapi kelemahannya adalah hasil celupnya 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. Selain zat warna - zat warna tersebut, saat ini banyak digunakan zat warna reaktif dengan fungsi gugus ganda (bifunctional reactive dyes) seperti sumifik supra( mono chloro tiazin (MTC)-vinil sulfon (VS) dan drimarene CL (tricholoropirimidin (TCP)-vinil Sulfon (VS), sehingga zat warnanya lebih tahan hidrolisis. Efisiensi fiksasinya tinggi dan hasil celupnya lebih tahan alkali dan tahan asam. Varian zat warna reaktif lainnya juga dibuat

misalnya zat warna reaktif yang lebih tahan panas dan afinitasnya lebih besar maupun zat warna reaktif yang dapat fiksasi pada suasana nertral. F. Mekanisme Pencelupan Pencelupan yang dilakukan pada kain campuran polyester rayon disebut juga pencelupan union. Dalam pencelupan ini terdapat 3 kemungkinan 1. Pencelupan hanya pada salah satu serat saja (polyester saja atau rayon saja) dan sisanya tetap putih 2. Pencelupan terhadap kedua serat (polyester-rayon) dengan hasil warna sama atau warna tunggal yang dikenal sebagai solid color 3. Pencelupan pada kedua serat dengan warna yang berbeda yang dikenal juga sebagai cross dyeing Proses pencelupan adalah proses pemberian warna pada bahan secara merata dan permanen serat polyester tidak memiliki daya serap terhadap zat warna reaktif. Sedangkan serat rayon tidak tercelup dengan zat warna dispersi, hanya masih dapat dinodai.dengan demikian pencelupan serat polyester rayon dengan zat warna disperse reaktif dimaksudkan untuk mendapatkan warna pada serat polyester dari zat warna dan serat rayon dari zat warna reaktif. Serat polyester memiliki kristalin yang tinggi dan bersifat hidrofob sehingga pencelupan dilakukan menggunmakan zat warna yang juga hidrofob.penemuan zat warna disperse membuka jalan untuk mencelup serat polyester.pencelupan polyester tidak dilakukan dalam fasa larutan. Karena zat warna disperse merupakan fasa yang larut dalam serat. Absorpsi zat warna ini sering disebut solid solution. Struktur serat polyester banyak mengandung gugus ester dengan sedikit gugus ujung yang berupa gugus hidroksildan kaboksilat. Kesulitan pada pencelupan serat polyester bukan dikarenakan tidak adanya gugus tempat absorpsi warna melainkan difusi zat warna yang lambat akibat struktur polyester yang sangat padat. Serat rayon adalah serat selulosa yang diregenerasi sehingga sama seperti serat selulosa laiinya. Hanya derajat polimerisasinya lebih rendah disbanding serat kapas. Serat rayon mudah menyerap air sehinngamudah dicelup. Misalnya dengan zat warna reaktif yang memiliki ketahanan luntur yang baik. Karena serat rayon akan berikatan kovalen dengan zat warna reaktif



Mekanisme pencelupan poliester dengan zat warna dispersi Rantai molekul poliester tersusun dengan pola zig zag yang sangat rapi, rapat dan tidak

mudah berubah sehingga molekul zat warna akan kesulitan masuk ke dalam serat. Akibatnya, proses pencelupan poliester akan sangat lambat bila dilakukan tanpa pemanasan dan suhuh tinggi. Serat poliester harus dicelup dengan suhu melewati suhu transisi gelasnya, saat itu rantai molekul bergerak sehingga dapat dimasuki oleh molekul zat warna. Serat poliester terdiri dari bagian amorf, bagian terorientasi dan bagian kristalin. Zat warna menempati bagian amorf dan terorientasi. Pada saat pencelupan, kedua bagian itu masih dapat bergerak sehingga zat warna dispersi dapat menyusup diantara celah rantai molekul dengan ikatan antara zat warna dengan serat. Mekanisme yang terjadi pada pencelupan serat poliester adalah zat warna dispersi menyerupai peristiwa distribusi zat padat ke dalam suatu pelarut yang tidak dapat tercampur. Zat warna dispersi merupakan zat padat yang larut (solid solution) ke dalam molekul serat. Menurut teori pencelupan (Vickerstaff), terdiri dari tahap difusi zat warna dari fasa ruah larutan zat warna ke dekat permukaan serat, kemudian tahap adsorpsi zat warna ke permukaan serat, lalu tahap difusi zat warna ke dalam serat kemudian fiksasi zat warna dengan serat. Jenis ikatan yang terjadi antara gugus fungsional zat warna dispersi dengan serat poliester ada 2 macam yaitu: 1. Ikatan Hidrogen Ikatan hidrogen merupakan gaya dipol yang mellibatkan ikatan hidrogen dengan atom lain yang bersifat elektronegatif. Kebanyakan zat warna dispersi tidak mengadakan ikatan hidrogen dengan serat poliester karena zzat warna dispersi dan serat poliester bersifat non polar. Hanya sebagian zat warna dispersi yang mengadakan ikatan hidrogen dengan serat poliester yaitu zat warna dispersi yang mempunyai donor proton seperti -OH atau -NH2. Reaksi yang terjadi antara zat warna dispersi dengan serat poliester adalah sebagai berikut :

Gambar. 8 Ikatan hidrogen serat poliester dengan zat warna dispersi 2. Ikatan Hidrofobik Zat warna dispersi dan serat merupakan senyawa hidrofob dan bersifat non polar. Ikatan yang terjadi pada senyawa hidrofob dan bersifat non polar. Non polar ini disebut ikatan hidrofobik. Gaya yang berperan dalam terbentuknya ikatan hidrofobik antara serat poliester dan zat warna dispersi adalah gaya dispersi london yang termasuk ke dalam gaya Van Der Waals ( gaya fisika ). Ikatan dari gaya Van Der Waals sesungguhnya terdiri dari dua komponen yaitu ikatan dipol dan gaya dispersi london. Akan tetapi sifat zat warna dispersi cenderung non polar, sehingga gaya yang berperan dalam terbentuknya ikatan antara zat warna dispersi dan serat poliester adalah gaya dispersi london. 

Mekanisme pencelupan rayon viskosa dengan zat warna reaktif Menurut teori pencelupan, pemindahan molekul zat warna dari larutan ke serat terjadi

secara bertahap. Yaitu: -

Difusi zatwarna dan fasa larutan ke dekat permukaan serat Adsorpsi zat warna dari dekat permukaan serat ke permukaan serat Difusi zat warna dari permukaan serat ke dalam serat Fiksasi zat warna dengan serat

Pada dasarnya, mekanisme pencelupan zat warna reaktif terdiri dari dua tahap. Tahap pertama merupakan tahap penetrasi zat warna ke dalam serat. Dalam tahap tersebut tidak terjadi reaksi, sehingga zat warna dapat mengadakan migrasi. Oleh karena reaksi hidrolisa lebih cepat pada pH yang tinggi, maka pada tahap pertama ini diharapka sebagian zat warna telah terserap ke serat sebelum dikerjakan tahap kedua, yakni penambahan alkali yang berfungsi untuk mereaksikan zat warna dengan serat. Pada tahap kedua, yaitu fiksasi zat warna reaktif dari permukaan serat ke dalam serat rayon, terjadi reaksi antara molekul zat warna dengan gugus hidroksil selulosa dalam

medium alkali. Penambahan alkali dapat meyebabkan selulosa mengion menjadi sel-O. ion selulosa ini kemudian dapat menyerang atom karbon yang kekurangan electron dan akan membentuk ikatan kovalen dengan serat. Jadi, mekanisme reaksi zat warna reaktif pada umumnya dapat digambarkan sebagai penyerapan unsur positif pada zat warna terhadap gugusan hidroksil pada selulosa yang terionisasi. Dngan demikian untuk bereaksi, zat warna reaktif memerlukan penambahan alkali yang berguna untuk mengatur alkalinitas yang sesuai untuk bereaksi dengan serat dan membentuk ikatan kovalen, mendorong pembentukan ion selulosat dan menetralkan asam yang terjadi Dalam proses pencelupan, reaksi fiksasi antara zat warna reaktif dengan serat selulosa terjadi secara simultan dengan reaksi hidrolisis antara zat warna dengan air. Reaksi hidrolisis ini sangat bergantung pada pH, suhu dan konsentrasi air. Bila Ph, suhu dan konsentrasi air meningkat maka reaksi hidrolisis akan semakin cepat. namun, reaksi hidrolisis ini lebih kecil dari reaksi fiksasi karena kenukleofilikan OH lebih lemahdari selO. adapun gambaran reaksi fiksasi dan hidrolisis zat warna reaktif tipe MCT dalam suasana alkalis secara sederhana dapat digambarkan pada gambar berikut. Reaksi ionisasi selulosa OH+Sel-OH

sel-O- +H2O

Reaksi fiksasi sel-O-+ZW-Cl

sel-O-ZW+Cl-

Reraksi hidrolisis OH-+ZW-Cl

ZW-OH+Cl-

Gambar.9 Reaksi fiksasi dan hidrolisis zat warna reaktif Setelah pencelupan selesai bahan harus dibilas dan dipanaskan dalam larutan sabn terutama untuk menghilangkan sisa sisa zat warna reaktif yang telah terhidrolisa atau tidak terserap oleh kain. G. Proses Pencelupan Berikut adalah contoh proses pencelupannya menurut PT INDONESIA SYNTHETIC TEXTILE MILLS.

Proses pencelupan dilakukan secara perendaman/exhaust pada sistem suhu dan tekanan tinggi (HT/HP) menggunakan mesin jet dyeing tipe “rapid single” atau “rapid double” dengan merk Hisaka. Skema jalannya kain pada mesin tersebut ditunjukkan pada gambar berikut.

Gambar.10 Skema jalannya kain pada mesin Jet Dyeing Rapid Single di PT ISTEM Keterangan gambar: 1. Pintu mesin 2. Pengatur tekanan (nozzle press) 3. Reel 4. Nozzle 5. Tangki larutan 6. Kain yang diproses 7. Pemanas air proses (heat exchanger) 8. Pengatur sirkulasi larutan (main pump) 9. Tabung celup (dyeing tube) 10. Pengatur jalannya kain dan larutan (section valve) 11. Penyaring larutan (filter) Berikut adalah resep pencelupannya. 

Metoda two bath two stage

Pencelupan ploiester dengan zat warna dispersi : -

Zat warna dispersi Sunsolt RE – 5 (pendispersi) Asam asetat 30% Natrium asetat Vlot

:x% : 0,3 ml/l : 0,3 ml/l : 0,6 ml/l : 1:8

-

: 1300C : 20 menit

Suhu Waktu

Pencelupan rayon dengan zat warna reaktif : -

Zat warna reaktif Na2SO4 Na2CO3 Vlot Suhu Waktu

:y% : 40 g/l : 20 g/l : 1:8 : 800C : 30 menit

Pencucian : -

Sunmorl RC 700 Vlot

: 1 g/l : 1:8

-

Suhu

: 800C

-

Waktu

: 10 menit

Fungsi zat: -

Zat warna dispersi untuk mewarnai serat poliester

-

Zat warna reaktif untuk mewarnai serat rayon

-

Sunsolt RE-5 untuk mendispersikan zat warna dispersi

-

Asam asetat untuk mengatur agar pH larutan berada pada suasana asam dipencelupan zat warna dispersi

-

Natrium asetat berfungsi sebagai buffer atau larutan penyangga

-

Na2SO4 untuk meningkatkan penyerapan zat wran reaktif ke dalam serat rayon

-

Na2CO3 untuk menetralkan asam-asam dan fiksasi zat warna reaktif, mengaktifkan ion selulosat pada serat rayon

-

Sunmorl RC 700 untuk menyabukan sisa zat warna yang menempel pada permukaan kain

Gambar.11 Skema pencelupan two bath two stage kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif di PT ISTEM

Berikut terdapat metode two bath two stage (seperti di PT ISTEM) dan metode one bath one stage (hasil modifikasi yang dilakukan oleh Wijaya, 2012) pada pencelupan kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif. 

Metoda two bath two stage

Pencelupan poliester : -

dianix navy XF Sunsolt RE – 5 (pendispersi) Asam asetat 30% Natrium asetat Vlot Suhu Waktu

:1% : 0,3 ml/l : 0,3 ml/l : 0,6 ml/l : 1:8 : 1300C : 20 menit

Pencelupan rayon -

Procion dark blue H-EXL Na2SO4 Na2CO3 Vlot Suhu Waktu

:1% : 40 g/l : 20 g/l : 1:8 : 800C : 30 menit



Metoda one bath two stage

Tahap 1 -

dianix navy XF Procion dark blue H-EXL Sunsolt RE – 5 (pendispersi) Asam asetat 30% Natrium asetat Na2SO4 Vlot Suhu Waktu

:1% :1% : 0,3 ml/l : 0,3 ml/l : 0,6 ml/l : 40 g/l : 1:8 : 1300C : 20 menit

Tahap 2 -

Na2CO3 Suhu Waktu

: 20 g/l : 800C : 30 menit

Pencucian -

Sunmorl RC 700 Vlot

: 1 g/l : 1:8

-

Suhu

: 800C

-

Waktu

: 10 menit

Fungsi zat : -

Dianix navy XF : Zat warna dispersi untuk mewarnai serat poliester

-

Procion dark blu H-EXL : Zat warna reaktif untuk mewarnai serat rayon

-

Sunsolt RE-5 : sebagai zat pendispersi untuk mendispersikan zat warna dispersi

-

Asam asetat : untuk mengatur agar pH larutan berada pada suasana asam dipencelupan zat warna dispersi

-

Natrium asetat berfungsi sebagai buffer atau larutan penyangga

-

Na2SO4 : untuk meningkatkan penyerapan zat wran reaktif ke dalam serat rayon

-

Na2CO3

: untuk menetralkan asam-asam dan fiksasi zat warna reaktif,

mengaktifkan ion selulosat pada serat rayon -

Sunmorl RC 700 : untuk menghilangkan sisa-sisa zat warna reaktif yang tidak terfiksasi pada permukaan kain.

Gambar.12 Skema pencelupan two bath two stage kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif standar pabrik

Gambar.13 Skema pencelupan one bath two stage kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif



Metode Two Bath Two Stage ( dua larutan dua tahap )

Metode dua larutan dua tahap merupakn metode pencelupan pertama yang dilakukan pada pencelupan dipersi -reaktif. Metode ini merupakan metode yang paling aman, karena pencelupanannya dilakukan untuk masing-masing serat. Pada metode ini digunakan dua larutan celup,satu larutan celup yang trdiri dari zat warna disperse dan zat pembantunyauntuk mencelup serat polyester dan satunya lagi terdiri dari zat warna reaktif dan zat pembantunya unuk mencelup serat rayon.dengan demikian , proses pencelupan pencelupannya dilakukan dua tahap seperti sistem pencelupan masingmasing serat tersebut,pencelupan tahap pertama,yaitu pencelupan serat polyester dnga zat warn disperse dalam suasan asam,setelah penccelupan serat polyester dilakukan proses reduction cleaning untuk menghilangkan sisa-sisa zat warna disperse yang tidak berikatan dengan serat polyester atau hanya menempel pada permukaan. Setelah proses reduction cleaning,dilakukan pencelupan tahap kedua, yaitu pencelupan untuk serat dengan zat warna reaktif dalam suasana alkali . Kerugian metode two bath two stage ( dua larutan dua tahap ) adalah sebagai berikut : -

Memerlukan waktu total pencelupan yang lama karena adaproses reduction cleaning

-

Pemakaian air lebih banyak karena memerlukan air untuk dua larutan celup dan untuk larutan reduction cleaning.



Memerlukan biaya lebih tinggi.

Metode One Bath Two Stage (satu larutan satu tahap ) Metode one bath two stage (satu larutan satu tahap ) ini merupakan suatu metode yang

muncul dari pemikiran para ahli sejak tahun 1980 untuk zat warna reaktif tertentu dengan tujuan untuk mengefisienkan waktu dan energi, namun tidak mempengaruhi ketahanan luntur zat warna pada hasil pencelupan , pada metode ini larutan celup yang digunakan hanya satu larutan celup saja untuk mencelup serat polyester maupun rayonnya. Sehingga dalam satu larutan lersebut terdri atas zat warna dispersi dan zat wama reaktif. Akan tetapi meskipun satu larutan celup, proses fiksasinyanya terjadi dalam dua tahap. Tahap pertama, terjadi fiksasi zat warna dispersi pada serat poliester, kemudian pada tahap kedua, terjadi fiksasi zat warna reaktif pada serat rayon. nasnya terladl datam dua tahap, Tahap perlama, kemudian pada tahap kedua terjadl fiksast zat warna reaklif pada serat rayon. Dengan

demikian, maka pada awal pencelupan, larutan celup hanya terdiri dari zat warna dispersi beserta zat pembantunya dan zat wama reaktif beserla garam, pemasukan alkali dilakukan pada tahap kedua, setelah proses fiksasi zat warna dispersi pada serat poliester. Pada metode ini memiliki kelemahan pada penggunaan konsentrasi garam yang tinggi (50-100 g/L), dapat menggangu stabilitas pendispersi, dimana pendispersi bermuatan anion yang akan terganggu mekanisme ionisasi, sehingga menurunkan muatan yang tersebar pada partikel dan menghasilkan aglomerasi. Hal ini dapat menggunakan zat pendispersi yang tahan atau tidak berpengaruh pada elektrolit seperti pendispersi modifikasi dengan gugus aktif anionik dan nonionik. Zat wama dispersi dengan gugus azo diester baik gunakan pada metode ini, dikarenakan sisa zat wama yang tidak terfiksasi dapat dihidrolisis pada pH 11 suhu 80oC. Pemilihan zat wama dlspersi harus memiliki stabilitas dlspersi yang baik tehadap elektrolit. Elektrolit yang digunakan berupa garam glauber. Penggunaan zat wama reaktif yang memiliki reaktifitas rendah dan stabil pada suhu tinggi pencelupan poliester pada pH 5-6. Adapun keuntungan dan kerugian metode one bath two stage dibandingkan metod two bath two stage adalah sebagai berikut: Kelebihan -

Waktu total pencelupan lebih singkat, karena prosesnya lebih sederhana Pemakaian air lebih sedikit, air yang digunakan hanya untuk satu larutan celup saja Produktifitas tinggi

Kekurangan -

Ketahanan luntur wama terhadap gosokan leblh rendah Penggunaan zat wama dan zat pembantu harus kompatibel

BAB III SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN Simpulan dari makalah ini yaitu: 1. Serat selulosa merupakan serat hidrofil yang memiliki gugus hidroksil (-OH) yang berperan mengadakan ikatan dengan zat warna. 2. Serat poliester merupakan serat hidrofob yang memiliki struktur yang rapat dan ikatan antar rantai polimer berupa gaya dipol, kenaikan suhu mengakibatkan adanya vibrasi molekul yang memperlemah ikatan antar molekul, menjadikan jarak antar rantai lebih longgar, serat menjadi lebih plastis sehingga dapat dimasuki oleh molekul air dan zat warna. 3. Zat warna reaktif adalah suatu zat warna yang dapat mengadakan reaksi dengan serat (ikatan kovalen) sehingga zat warna tersebut merupakan bagian dari serat. 4. Zat warna dispersi mencelup serat poliester dengan ikatan hidrofob dan hidrogen. 5. Menurut teori pencelupan, mekansime pencelupan molekul zat warna dari larutan ke serat terjadi secara bertahap. Yaitu: - Difusi zat warna dan fasa larutan ke dekat permukaan serat - Adsorpsi zat warna dari dekat permukaan serat ke permukaan serat - Difusi zat warna dari permukaan serat ke dalam serat - Fiksasi zat warna dengan serat 6. Pada pencelupan kain poliester-rayon dengan zat warna dispersi-reaktif terdiri dari dua metode yaitu two bath two stage dan one bath two stage yang masingmasing mempunyai persyaratan serta kelebihan juga kekurangan. B. SARAN Saran yang dapat disampaikan dari makalah ini yaitu: 1. Penyusun menyarankan pada penulis makalah lain untuk dapat lebih menjelaskan tentang pencelupan serat poliester-rayon menggunakan zat warna dispersi-rayon dengan sumber-sumber yang lebih banyak.

DAFTAR PUSTAKA

Broadbent, A. D. (2001). Basic Principle of Textile Coloration. England: Society of Dyes and Colorist. Burkinshaw, S. M. (2016). Physico-chemical Aspects of Textile Coloration. United Kingdom: Society of Dyes and Colorist. Isminingsih, S.Teks, M.Sc.dkk. Pengantar Kimia Zat Warna. Institut Teknologi Tekstil. Bandung : 1982 Karyana, D. (2005). Bahan Ajar Praktek Pencelupan II. Bandung: Sekolah Tinggi Teknologi Tekstil. Shore, J., Patterson, D., & Hallas, G. (2002). Colorants and Auxiliaries vol 1. Manchester, United Kingdom: Society of Dyers and Colourists. Wijaya, A. (2012). Pengaruh Konsentrasi Alkali Pada Pencelupan Kain Campuran Poliester-Rayon dengan Zat Warna Dispersi-Reaktif Metode HT/HP. Bandung.