Penyusunan Data Penelitian ini

Didukung oleh:

DAYA CELUP PADA SERAT SESUAI STRUKTUR ZAT

WARNA

PENCELUPAN POLIESTER DENGAN ZAT WARNA DISPERSI

A. Serat Poliester

Poliester dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol.

Dacron dibuat dari asamnya dan reaksinya sebagai berikut :

HO OC COO(CH ) O H + (2n-1)H O 2 2 n 2

nHOOC COOH + nHO(CH ) OH 22

Asam tereftalat Etilena glikol

Dacron Air

Sedangkan Terylene dibuat dari dimetil ester asam tereftalat

dengan etilen glikol, dan reaksinya sebagai berikut :

n

Terylene

Etilena glikol

nCH OOC COOCH + nHO(CH ) OH 223

CH O OC COO(CH ) O H + (2n-1)CH O 3 2 2 3

Etilena glikol didapat dari etilena yang berasal dari

penguraian minyak tanah yang dioksidasi dengan udara

menjadai etilena oksida yang selanjutnya dihidrasi menjadi

etilena glikol. Sedangkan asam tereftalat dibuat dari para-

xilena yang harus bebas dari isomer orto dan meta dengan

pemisahan kristalisasi.

Karakter serat poliester adalah sebagai berikut :

1. Morfologi

Penampang membujur serat poliester berbentuk

seperti silinder dengan penampang melintang berbentuk

bundar.

2. Sifat fisika

a. Kekuatan dan mulur

Terylene memilki kekuatan 4,5-7,5 g/denier dan mulur

25-7,5%. Dacron mempunyai kekuatan 4-6,9 g/denier

dan mulur 40-11%.

b. Elastisitas

Pemulihan selama 1 menit setelah penarikan :

- Penarikan 2% .............. pulih 97%

- Penarikan 4%............... pulih 90%

- Penarikan 8% .............. pulih 80%

c. Moisture Regain

Kondisi standar = 0,45%. Pada RH 100% = 0,6-0,8%.

d. Titik leleh

Meleleh pada udara panas bersuhu 250oC.

e. Berat jenis

Berat jenis poliester adalah 1,38.

3. Sifat kimia

a. Tahan asam lemah walaupun pada suhu mendidih, dan

tahan asam kuat dingin.

b. Tahan oksidator, alkohol, keton sabun, dan zat-zat

untuk pencucian kering.

c. Larut dalam meta-kresol panas, asam trifloroasetat-

orto-klorofenol.

Tahan serangga, jamur, dan bakteri.

B. Zat warna Dispersi

Zat warna dispersi adalah zat warna organik yang terbuat

secara sintetik. Kelarutannya dalam air kecil sekali dan larutan

yang terjadi merupakan dispersi atau partikel-partikel yang

hanya melayang dalam air.

Zat warna dispersi mula-mula digunakan untuk mewarnai

serat selulosa. Kemudian dikembangkan lagi, sehingga dapat

digunakan untuk mewarnai serat buatan lainnya yang lebih

hidrofob dari serat selulosa asetat, seperti serat poliester,

poliamida, dan poliakrilat.

Zat warna dispersi merupakan zat warna yang terdispersi

dalam air dengan bantuan zat pendispersi. Adapun sifat-sifat

umum zat warna dispersi adalah sebagai berikut :

1. Zat warna dispersi mempunyai berat molekul yang relatif kecil

(partikel 0,5-2).

2. Bersifat non-ionik terdapat gugus-gugus fungsional seperti –

NH2, -NHR, dan-OH. Gugus-gugus tersebut bersifat agak polar

sehingga menyebabkan zat warna sedikit larut dalam air.

3. Kelarutan zat warna dispersi sangat kecil, yaitu 0,1 mg/l pada

suhu 80C.

4. Tidak megalami perubahan kimia selama proses pencelupan

berlangsung

C. Penggolongan Zat Warna Dispersi

Berdasarkan ketahanan sublimasinya, zat warna dispersi

dikelompokkan menjadi 4 golongan yaitu :

1. Golongan A

Zat warna dispesi golongan ini mempunyai berat molekul kecil

sehingga sifat pencelupannya baik karena mudah terdispersi

dan mudah masuk ke dalam serat, sedangkan ketahanan

sublimasinya rendah yaitu tersublim penuh dengan suhu

100C. pada umumnya zat warna dispersi golongan ini

digunakan untuk mencelup serat rayon asetat dan poliamida,

tetapi juga digunakan untuk mencelup poliester pada suhu

100C tanpa penambahan zat pengemban.

2. Golongan B

Zat warna dispersi golongan ini memiliki sifat pencelupan

yang baik dengan ketahanan sublimasi cukup, yaitu tersublim

penuh suhu 190C. sangan baik untuk pencelupan poliester,

baik pencelupan poliester, baik dengan cara

carrier/pengemban pada suhu didih (100C) maupun cara

pencelupan suhu tinggi (130C).

3. Golongan C

Zat warna dispersi golongan ini mempunyai sifat pencelupan

cukup dengan ketahanan sublimasi tinggi, yaitu tersublim

penuh pada suhu 200C. bisa digunakan untuk mencelup cara

carrier, suhu tinggi ataupun cara thermosol dengan hasil yang

baik

4. Golongan D

Zat warna dispersi golongan ini mempunyai berat molekul

paling besar diantara keempat golongan lainnnya sehingga

mempunyai sifat pencelupan paling jelek karena sukar

terdispersi dalam larutan dan sukar masuk kedalam serat.

Akan tetapi memiliki ketahanan sublimasi paling tinggi yaitu

tersublim penuh pada suhu 220C. zat warna ini tidak

digunakan untuk pencelupan dengan zat pengemban, namun

baik sangat baik untuk cara pencelupan suhu tinggi dan cara

thermosol.

Berdasarkan sturuktur kimianya, zat warna dispersi terbagi

menjadi 3 golongan yaitu:

1. Golongan Azo (-N=N-)

Dispersol Yellow 3G

2. Golongan antrakuinon ditandai dengan adanya gugus

karboksil, contoh :

NCH2CH2OHOOH

NCH2CH2OHOOH

N

OH

N = N – Ph

OH

Celliton Fast Blue Green B

3. Golongan Difenil amin, contoh :

Dispersol Yellow T

Jenis ikatan yang terjadi antara gugus fungsional zat warna

dispersi dengan serat poliester ada 2 macam yaitu :

1. Ikatan Van der Walls

Zat warna dispersi dan serat merupakan senyawa hidrofob

dan bersifat non polar. Ikatan yang terjadi pada senyawa

hidrofob dan bersifat non polar ini ikatan fisika, yang berperan

dalam terbentuknya ikatan fisika adalah ikatan van der walls,

yang terjadi berdasarkan interaksi antara kedua molekul yang

berbeda. Ikatan yang besar terjadi pada ikatan van der walls

pada zat warna dispersi dan serat poliester adalah dispersi

London.

2. Ikatan Hidrogen

Ikatan hidrogen merupakan gaya dipol yang melibatkan atom

hidrogen dengan atom lain yang bersifat elektronegatif.

Kebanyakan zat warna dispersi tidak mengadakan ikatan

hidrogen dengan serat poliester karena zat warna dispersi dan

serat poliester bersifat nonpolar, hanya sebagian zat warna

dispersi yang mengadakan ikatan hidrogen dengan serat

poliester yaitu zat warna dispersi yang mempunyai donor

proton seperti –OH atau NH2.

D. METODA PENCELUPAN

Carrier

HT/HP

Thermosol

- N -H

SO2NH

O2N

Pencelupan Carrier

Pencelupan HT/HP

Pencelupan dengan suhu tinggi selalu disertai dengan

tekanan tinggi. Tekanan berfungsi untuk menaikkan suhu proses

dan membantu difusi zat warna ke dalam serat. Pencelupan

dilakukan pada mesin tertutup tanpa bantuan zat pengemban.

Pencelupan metoda ini banyak dilakukan pada serat poliester

karena dianggap efektif akibat :

Perpindahan atau pergerakan rantai molekul serat poliester

mulai aktif pada suhu tinggi (120-130oC) sehingga memberi

ruang bagi molekul-molekul zat warna untuk meningkatkan

penyerapan zat warna ke dalam serat.

Kecepatan difusi zat warna dispersi mulai meningkat pada

suhu tinggi (120-130oC) dan kecepatan penyerapan serta

migrasi zat warna menjadi lebih besar sehingga akan

mempercepat proses.

Pencelupan mulai lebih cepat karena kelarutan zat warna

dispersi pada suhu tinggi (120-130oC) mulai meningkat.

Beberapa keuntungan penggunaan metoda ini adalah dapat

mencelup warna tua, hemat bahan, waktu dan biaya proses,

adsorbsi lebih cepat, kerataan lebih baik, ketahanan luntur baik,

penetrasi lebih baik, dan dapat menggunakan zat warna dispersi

dengan ketahanan sinar yang lebih baik dan sukar menguap

tetapi hanya terserap sedikit pada pencelupan di bawah

temperatur 100oC.

Mekanisme lain menjelaskan demikian : zat warna dispersi

berpindah dari keadaan agregat dalam larutan celup masuk

kedalam serat sebagai bentuk molekuler. Pigmen 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.

Bagian zat warna dalam bentuk agregat, pada suatu saat

akan terpecah menjadi terdispersi monomolekuler. Zat warna

dispersi dalam bentuk ini akan masuk ke dalam serat melalui

pori-pori serat. Untuk lebih jelasnya, sifat zat warna dispersi

dalam larutan celup dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Error: Reference source not found

Pencelupan dimulai dengan adsorpsi zat warna pada

permukaan serat, selanjutnya terjadi difusi zat warna dari

permukaan ke dalam serat. Adsorpsi dan difusi zat warna ke

dalam serat dapat dipercepat dengan menaikkan temperatur

proses.

Dalam air, serat poliester akan memiliki gaya dipol antar

serat dimana ikatannya digambarkan sebagai berikut:

Gaya ini terjadi karena atom karbon bermuatan parsial

positif (+)dan atom oksigen bermuatan parsial negatif (-).

Gaya dipol akan renggang pada saat pemanasan di atas 80oC

sehingga zat warna bisa masuk ke dalam serat.

Pada suhu tinggi, rantai-rantai molekul serat pada daerah

amorf mempunyai mobilitas tinggi dan pori-pori serat

mengembang. Kenaikan suhu menyebabkan adsorpsi dan difusi

zat warna bertambah. Energi rantai molekul serat bertambah

sehingga mudah bergeser satu sama lain dan molekul zat warna

dapat masuk ke dalam serat dengan cepat. Masuknya zat warna

ke dalam serat dibantu pula dengan adanya tekanan tinggi.

Rantai molekul serat poliester tersusun dengan pola zigzag

yang rapi dan celah-celah yang akan dimasuki zat warna sangat

sempit. Rantai molekul sangat sulit untuk mengubah posisinya.

Akibatnya molekul zat warna sulit menembus serat dan

pencelupan akan berjalan sangat lambat bila dilakukan tanpa

pemanasan dengan suhu tinggi. Zat warna akan menempati

bagian amorf dan terorientasi dari serat poliester. Pada 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.

Ikatan yang terjadi antara serat dengan zat warna mungkin

HO OC CO(CH ) O H 2 2 n

O O

HO OC CO(CH ) O H 2 2 n

O O

Gaya Dipol

merupakan ikatan fisika, tetapi dapat pula merupakan ikatan

hidrogen yang terbentuk dari gugusan amina primer pada zat

warna dengan gugusan asetil pada molekul serat.

ikatan hidrogen

zat warna dispersi gugus ester

Demikian pula gaya-gaya Dispersi London (Van der Waals)

yang dapat terjadi dalam pencelupan tersebut, seperti

diilustrasikan dalam gambar di bawah ini :

+ +

I II

A B

TolakanTarikan

Tarikan

Tolakan

ikatan Van Der Waals

Dalam gambar di atas dimisalkan atom A adalah atom zat

warna, sedangkan atom B adalah serat poliester. Pada saat atom

A mulai berdekatan dengan atom B, maka salah satu atom

cenderung untuk mendekati atom tetangganya. Smapai pada

jarak tertentu maka pada kedua atom akan terjadi antaraksi,

dimana awan elektron I pada atom A akan tertarik pada inti atom

B, awan elektron II pada atom B akan tertarik pada inti atom A,

awan elektron I dan awan elektron II saling tolak, dan inti atom A

akan menolak inti atom B. Antaraksi tersebut akan menghasilkan

energi tarik-menarik. Interaksi 2 kutub juga mungkin mengambil

peranan penting dalam mekanisme pencelupannya.

Ikatan dua kutub

Error: Reference source not found

N=NO2N N – H IH

O=C – O – C I

CH3

=N–N= +N= =N+ – H

IH

-O=+C – O – C

ICH3

O-

O-

Zat warna yang bersifat planar akan lebih mudah terserap

daripada zat warna yang bukan planar. Hal ini menunjukkan

pertentangan terhadap teori solid solution.

Pencelupan Thermosol

Zat warna dispersi melekat pada serat berdasarkan sistem

disperse. Zat warna pada temperatur tinggi akan kehilangan

warna, karena pemutusan rantai molekul zat warna, selanjutnya

menguap menjadi gas ( menyublim ). Sublimasi tiap-tiap zat

warna berbeda-beda tergantung susunan molekul dan berat

molekul zat warnanya.

Pada thermosol, bangkitnya warna diterangkan sebagai berikut :

1. Adanya pemanasan terhadap serat,

pori-pori serat membesar, menyebabkan molekul zat warna

akan masuk kedalamnya.

2. Pada saat thermosol, partikel zat

warna terpotong-potong menjadi lebih kecil dan hampir dalam

bentuk gas, masuk dalam pori-pori serat, apalagi dengan

proses pemanasan.

3. Pada saat thermosol selesai, zat

warna telah masuk dalam serat dan mendispersikan diri

secara kuat terhadap serat dan zat warnapun bangkit.

Hal-hal yang mempengaruhi pencelupan :

a. Stabilitas dispersi

b. Kecepatan pencelupan dalam

themosol dyeing

c. Sublimasi

d. Stabilitas absorpsi, kemampuan

pencelupan tergantung temperatur dan waktu

e. Sifat build up ( kemampuan

daya celup )

f. Stain ( lunturan )

g. Migrasi pada pengeringan

h. Sifat-sifat ketahanan dari celup.

Beberapa kerugian penggunaan metoda ini yaitu kerugian

sejumlah zat warna pada perubahan warna pencelupan, kurang

baik untuk warna-warna tua tetapi baik untuk warna-warna cerah

( muda sampai warna sedang ). Metode ini juga memerlukan

peralatan yang mahal harganya lalu daya pencelupan zat warna

tergantung pada sifat-sifat warnanya ( berhubung dengan sifat

sublimasi, dispersibility dan sebagainya ).

E. Faktor-faktor yang mempengaruhi

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kelarutan zat

warna dispersi :

Pengaruh suhu terhadap penyerapan pencelupan

Dalam proses pencelupan poliester dapat menggunakan

zat warna dispersi diperlukan pemanasan, dimana dalam

proses pemanasan kelarutan zat warna akan bertambah

besar, molekul-molekul zat warna relatif bergerak lebih cepat

dan aktif sehingga zat warna lebih mudah masuk ke dalam

serat.

Serat poliester dalam keadaan biasa, strukturnya padat

dan kompak. Pada proses pemanasan susunan rantai-rantai

polimer pada bagian-bagian amorf akan mudah bergerak,

sehingga ruangan antar molekulnya menjadi lebih besar,

maka molekul zat warna lebih banyak masuk kedalam serat.

Dengan kenaikan suhu, kecepatan difusi zat warna akan

bertambah besar karena energi kinetik zat warna akan

bertambah besar. Struktur molekul zat warna yang sederhana

atau lebih kecil akan mempunyai energi kinetik yang lebih

besar dibandingkan dengan zat warna yang mempunyai

energi kinetik yang kecil dicampur, maka zat warna yang

masuk lebih dulu kedalam serat adalah yang mempunyai

energi kinetik yang lebih besar, sehingga bisa menghasilkan

warna yang tidak sesuai dengan yang diinginkan.

Pengaruh molekul zat warna

Pada pencelupan pada kain poliester ini salah satunya

dipengaruhi oleh besar kecilnya molekul zat warna. Semakin

kecil molekul zat warna akan mempermudah zat warna untuk

masuk kedalam serat, karena serat poliester memiliki pori-pori

yang sangat kecil sehingga zat warna dispersi yang memiliki

molekul kecil akan dengan sangat mudah larut dan mewarnai

serat poliester.

Pengaruh pengadukan yang aktif

Pencelupan kain poliester ini sangat dipengaruhi oleh

pengadukan yang aktif karena dengan pengadukan yang aktif

akan membantu dan mempermudah penyerapan zat warna

untuk masuk kedalam serat, dimana zat warna akan bergerak

secara aktif untuk menempel dan terdorong masuk kedalam

serat atau bahan.

PAPERKIMIA ZAT WARNA

Daya Celup Pada Serat Sesuai Struktur Zat Warna

PENCELUPAN KAIN POLIESTER

DENGAN ZAT WARNA DISPERSI

Disusun oleh :

Juaningsih ( 02.P.29 )

Lisma ( 02.P.29 )

Mantiq Al Kindy ( 02.P.2918 )

Missi Herawati ( 02.P.2922 )

Nidhea Mulyati ( 02.P.2926 )

SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTIL

B A N D U N G

2004