Pencelupan Poliakrilat Dengan Zat Warna Basa: Oleh: Dede Karyana S.teks., M.si

PENCELUPAN POLIAKRILAT DENGAN ZAT WARNA BASA Oleh : Dede Karyana S.Teks., M.Si.

Poliakrilat Poliakrilat adalah polimer dari vinil sianida H–[CH2-CH]n H CN Serat tersebut sangat kuat, sangat hidrofob dan sukar dicelup.

Oleh karena itu kemudian dimodifikasi berupa kopolimer dengan monomer lain yang mengandung gugus yang bersifat anionik seperti karboksil atau sulfonat sehingga serat poliakrilat yang sekarang ini dapat dicelup dengan zat warna basa yang dalam larutan celup bersifat kationik.

[CH2-CH]n – [CH2 – CH]m - [CH2-CH] CN COOCH3 CN

Daya serap serat poliakrilat terhadap zat warna basa • Kemampuan maksimum serat poliakrilat menyerap zat warna basa bervariasi tergantung pada banyaknya gugus karboksil atau sulfonat yang terkandung dalam serat. • Hal tersebut biasanya dinyatakan dengan nilai faktor A dari serat.

faktor A dari serat poliakrilat Jenis poliakrilat • • • • • •

A

Orlon 42 2,1 Acrilan 16 1,4 Courtele (pH 4,5) 2,8 Courtele (pH 3,6) 2,1 Cashmilon FW 2,0 Toraylon 2,7

Jenis poliakrilat A Dralon DK Crilenka Leacril 16 Vonnel 17 Velicren HB

2,2 2,1 2,0 1,2 2,0

MAKIN TINGGI NILAI A MAKIN TINGGI KEMAMPUAN SERAT MENYERAP ZAT WARNA KATIONIK.

Faktor yang perlu diperhatikan • Sifat penting lainnya yang perlu diperhatikan pada proses pencelupan adalah bahwa serat poliakrilat kurang tahan panas . • Pengerjaan panas diatas 110 0C akan menyebabkan warna serat berubah kekuning-kuningan hingga hitam akibat berubahnya struktur serat menjadi senyawa lingkar sebagai berikut :

Struktur poliakrilat rusak kena panas CH

CH

C

C

C-CH2—

HC

C

C-NH2

N N Warna kain jadi kekuning-kuningan

Oleh karena itu suhu pencelupan tertinggi untuk serat poliakrilat adalah 105 0C.

Suhu titik gelas kedua (Tg) poliakrilat • Suhu titik gelas kedua (Tg) serat poliakrilat berkisar antara 65 0C hingga 85 0C. Mulai suhu tersebut ikatan hidrogen antar rantai polimer poliakrilat mulai putus sehingga serat mulai mengembang. • Dalam proses pencelupan mulai suhu Tg tersebut akan terjadi peningkatan kecepatan penyerapan zat warna yang besar, sehingga mulai suhu tersebut kenaikan suhu pencelupan perlu dikontrol agar hasil celupnya tidak belang.

Zat Warna Basa Dalam bentuk basa, zat warna basa termasuk zat warna yang tidak larut, tetapi dalam larutan yang bersifat asam zat warna akan berubah menjadi bentuk garam yang mudah larut Zw-NH2 + HCl tidak larut

Zw-NH3+ + Cllarut

Ikatan ionik poliakrilat – zat warna basa • Zat warna basa secara alami bersifat kationik, sehingga dapat digunakan untuk mencelup serat akrilat, wool, sutra dan nylon , dimana zat warna basa akan berikatan secara ionik dengan gugusgugus sulfonat atau karboksilat yang ada dalam serat sehingga tahan lunturnya cukup baik.

Ikatan ionik poliakrilat – zat warna basa - [CH2-CH] – [CH2 – CH] - [CH2-CH] CN

COO

CN

Ikatan ionik

+

Zw- NH3

Struktur Zat Warna Basa •

Berdasakan jenis kromogennya, zat warna basa dapat digolongkan sebagai berikut : 1. Trifenil metan 2. Oksazin 3. Tiazin 4. Azo O

O

NH2

NH

C.I. Basic Blue 47

+

CH2N H(CH3)2Cl

-

Sifat Zat Warna Basa 1. Kelarutan Zat warna Dari struktur zat warna diatas terlihat bahwa zat warna basa terdapat dalam bentuk basa dan bentuk garam. Dalam bentuk basa, zat warna basa sukar larut, tetapi dengan penambahan asam zat warna basa akan berubah menjadi bentuk garam zat warna basa yang mudah larut. Oleh karena itu kelarutan zat warna basa sangat tergantung pada pH larutan celup.

2. Kecerahan Warna Karena ukuran molekul zat wana basa relatif paling kecil, maka bila dibanding zat warna organik lainnya zat warna basa merupakan zat warna yang paling cerah (nomor 2 setelah zat warna pigmen jenis metalik).

3. Daya Celup Zat Warna Basa pada Serat Akrilat • Daya celup zat warna basa sangat tergantung pada banyaknya gugus amin yang bermuatan positip yang terkandung dalam tiap molekul zat warna. • Mengingat terbatasnya tempat-tempat yang bermuatan negatif (gugus karboksil atau sulfonat) dalam serat poliakrilat, maka untuk zat warna basa yang tiap molekulnya mengandung gugus amin (muatan positip) lebih banyak akan lebih sedikit jumlah maksimum zat warna basa yang dapat diikat serat poliakrilat, dan sebaliknya.

• Guna memudahkan pemakai, maka tiap zat warna basa diberi nilai f yang berkisar antara 0,6 hingga 1,5 • persentase maksimum zat warna basa yang dapat terserap poliakrilat adalah : %maks Zw = A/f • pemakaian zat warna basa diatas persentase maksimum tidak akan menambah ketuaan hasil celup lebih lanjut, sebab semua tempat negatif (gugus sulfonat atau karboksilat) pada serat poliakrilat sudah terisi/ berikatan dengan kation zat warna basa. • Harga faktor f zat warna, juga tergantung pada kemurnian zat warna.

4. Ketahanan luntur, Laju Penyerapan dan Kerataan Zat Warna Basa • Meskipun ukuran molekul zat warna basa relatif kecil, namun ukuran molekul zat warna basa juga bervariasi. • Zat warna yang ukuran molekulnya lebih besar memp. substantifitas yang lebih besar dan cenderung sukar rata. Sedang untuk zat warna yang lebih kecil ukuran molekulnya, substantifitasnya lebih kecil dan lebih mudah rata.

• Parameter ketahanan luntur dan kemudahan rata dari tiap zat warna basa adalah CV (Compability Value) yang nilainya antara 1 hingga 5. • Harga CV = 5 artinya zat warna tersebut mudah rata tapi kerataan lunturnya rendah, dan sebaliknya untuk yang CV nya = 1

• Harga CV zat warna basa sangat penting diperhatikan, terutama bila pencelupan menggunakan campuran 2 zat warna atau lebih, dalam hal ini perlu dipilih zat warna basa yang harga CV-nya relatif sama. • Pada pencelupan campuran zat warna ini, laju penyerapan masing-masing zat warna umumnya relatif akan lebih rendah dibanding laju penyerapan zat warna pada pencelupan warna tunggalnya, akibat adanya persaingan antar zat warna dalam mengisi tempat-tempat negatif pada serat. • Pada produk yang berbeda harga CV dinyatakan dengan nilai K

Mekanisme Pencelupan Poliakrilat dengan Zat Warna Basa. •

•

Karena ikatan yang terjadi antara serat dan zat warna adalah ikatan ionik maka migrasi zat warna dalam serat agak sukar, terutama ketika melakukan pencelupan warna muda. Oleh karena itu pencelupan warna muda relatif akan lebih sukar rata dibanding pencelupan warna tua, dimana pada pencelupan warna tua masalah sukarnya migrasi zat warna akan agak tertutup oleh adanya penurunan laju penyerapan zat warna.

Efek pH Larutan Celup • Untuk menjamin terbentuknya kation zat warna basa (seluruh zat warna basa larut sempurna) maka pencelupan perlu dilakukan dalam suasana asam. Dalam hal ini pH larutan celup yang optimal adalah 4,5 dan perlu dikontrol dengan ketat, • bila pH lebih besar dari 4,5 maka kelarutan zat warna akan agak berkurang dan  maksimum zat warna akan berubah kearah yang lebih pendek (corak berubah, contoh dari merah ke arah orange), hasil celup lebih muda dan kurang rata.

Efek pH Larutan Celup • Dilain pihak bila bila pH larutan celup lebih rendah dari 4,5 maka terbentuknya muatan negatif pada gugus sulfonat atau karboksilat pada serat akan lebih sulit, sehingga laju pencelupan akan lebih lambat, dalam hal ini hasil celup akan lebih rata namun ketuaan warna akan lebih muda dan ada kemungkinan terjadi penurunan kekuatan bahan yang dicelup.

Efek Suhu Pencelupan 1. Suhu titik gelas kedua serat akrilat yaitu antara 60 – 85 0C tergantung jenis seratnya. Mulai suhu tersebut serat mulai mengembang sehingga laju penyerapan zat warna akan lebih cepat sehingga bila kenaikan suhu terlalu cepat maka akan menimbulkan hasil celup yang belang. 2. Untuk pencelupan yang sukar rata, pada suhu tersebut sebaiknya dilakukan penahanan suhu selama 10 hingga 30 menit (arrest temperatur system) sebelum selanjutnya suhu dinaikkan dengan laju kenaikan suhu 1 – 1,5 0C.

3. Suhu pencelupan poliakrilat dibatasi oleh relatif kurang tahannya poliakrilat terhadap panas. Suhu pencelupan maksimum poliakrilat adalah 110 0C, tetapi pencelupan poliakrilat biasanya dilakukan pada suhu didih (100 0C) atau diatas suhu didih (105 0C). Pencelupan pada suhu diatas suhu didih tersebut dimaksudkan agar migrasi zat warna meningkat sehingga hasil celup lebih rata dan juga agar waktu celup lebih singkat.

4. Laju penurunan suhu setelah selesai pencelupan sebaiknya dilakukan secara perlahan-lahan hingga suhunya dibawah 60 %, baru kemudian sisa larutan celup dibuang. Hal tersebut dimaksudkan untuk mencegah terjadinya kekusutan bahan setelah proses pencelupan akibat terjadinya deformasi bahan pada proses pendinginan suhu pencelupan.

Metoda Pencelupan •

Diagram alir pencelupan poliakrilat dengan zat warna basa adalah sebagai berikut Pelarutan zat warna

Pencelupan

Pencucian

Pelarutan Zat Warna Basa • 1 gram zat warna basa didispersikan dengan 10 cc air dan 0,5 cc pendispersi non ionik, lalu dilarutkan dengan penambahan 0,5 cc asam asetat 35 % dan air panas ( 70 o C) sehingga menjadi 100 cc, lalu diaduk hingga larut sempurna (tampak jernih).

Resep pencelupan : • Zat warna basa x% • Asam Asetat 35% 2 – 3 cc/l • Pendispersi 0 – 0,5 cc/l nonionik • Vlot 1 : 10

Skema Pencelupan (Standar) 100 –105 0C

- Zat warna basa - Asam asetat - Pendispersi 40 0C 5’

30 ‘

30-45’

20’

Waktu celup (menit) Catatan :

pH pencelupan 4-5, agar pH lebih stabil sebaiknya menggunakan sistem penyangga pH seperti campuran asam asetat dan natrium asetat.

Pencucian dengan sabun (proses soaping)

• Proses ini dimaksudkan untuk menghilangkan zat warna yang hanya menempel dipermukaan serat, sehingga tahan luntur hasil pencelupannya akan lebih baik. • Resepnya adalah sebagai berikut : • Sabun : 0,5 cc/l • Na2CO3 : 1 g/l • Vlot 1 : 10 • Suhu 60 0C, 10 menit

Zat Perata untuk Pencelupan Poliakrilat dengan Zat Warna Basa. • Pada pencelupan poliakrilat terdapat beberapa zat yang dapat befungsi sebagai retarder yaitu : zat pendispersi nonionik dan perata kationik bekerja sebagai retarder • Meskipun zat perata dapat memperbaiki kerataan hasil pencelupan, perlu juga diperhatikan konsentrasi pemakaiannya agar tidak berlebihan, sebab bila berlebihan pemakaiannya dapat menurunkan kemampuan penyerapan zat warna basa pada serat sehingga warnanya akan lebih muda.

Perata dengan Pendispersi Nonionik Adanya penambahan zat pendispersi nonionik kedalam larutan celup, akan mendispersikan sebagian zat warna basa dalam bentuk pigmen zat warna basa yang tidak larut, sehingga akan menghambat terjadinya pembentukan kation zat warna basa, akibatnya penyerapan zat warna diperlambat

Perata Kationik • Zat perata kationik umumnya dimasukkan kedalam larutan celup 5 – 10 menit sebelup zat warna dimasukkan. Zat perata kationik berperan sebagai pesaing kation zat warna basa dalam mengisi tempattempat negatif dalam serat, ia akan lebih dulu mengisi tempat-tempat tersebut, kemudian ikatannya dengan serat lepas ketika suhu dinaikkan dan tempatnya dalam serat sedikit demi sedikit digantikan oleh kation zat warna. • Dari cara kerjanya tersebut diatas, jelas perata ini akan memperlambat laju penyerapan zat warna, sehingga termasuk zat perata yang disebut retarding agent • Keunggulan zat perata kationik pada pencelupan poliakrilat dengan zat warna basa adalah dapat menghilangkan efek barrines, dan dapat digunakan untuk pencelupan poliakrilat dalam bentuk grey.

Perata Anionik • Zat perata anionik dipakai bersamaan dengan zat warna basa, dimana zat perata ini akan membentuk komplek terlebih dahulu dengan zat warna basa, sehingga tidak dapat diserap bahan. Kemudian ketika suhu pencelupan dinaikkan ikatan antara zat perata anionik dengan kation zat warna basa akan lepas sedikit demi sedikit, pada saat itu mulailah terjadi penyerapan kation zat warna basa oleh serat. Jadi zat perata anionik ini berperan sebagai penghambat penyerapan zat warna sehingga termasuk zat perata jenis retarder

Modifikasi Proses Pencelupan •

Apabila pencelupan dengan skema pencelupan standar hasilnya kurang memuaskan seperti sukar rata atau waktu celup terlalu lama, dapat dilakukan perubahan skema pencelupan sebagai berikut :

Pencelupan dengan sistim penahanan suhu (arrest temperatur system) 100 –105 0C

- zat warna basa - asam asetat - pendispersi 70 0C nonionik

40 0C

5’

20’ 10 ‘

20’

30-45’

Waktu celup (menit)

20’

Pencelupan dengan retarder kanionik - retarder kationik - asam asetat zat warna basa

100 –105 0C

40 0C

10’

10’

30’

t (menit)

30-45’

20’

Pencelupan dengan retarder anionik - asam asetat -zat warna basa -retarder anionik

100 –105 0C

40 0C 10’

10’ t (menit)

30’

30-45’

20’

Pencelupan dengan retarder kationik dan anionik - retarder kationik - asam asetat -zat warna basa -retarder anionik

100 –105 0C

40 0C 10’

10’ 30’ t (menit)

30-45’

20’

Sekian Terima kasih atas perhatiannya