Oleh : Arifino

oMahasiswa semester VI, FT/T. Kimia, UNIS Tangerang. NIM. 0504010004

ABSTRAK.

Poliester adalah suatu polimer (sebuah rantai dari unit yang berulang-ulang) dimana masing-masing unit dihubungkan oleh sebuah sambungan ester. Sebagai suatu poliester sintetis, bahan utama yang digunakan adalah polyethylene terephthalate (PET), yang di buat dari asam terephthalic dan ethilene glycol (EG). Serat poliester yang bersifat hidrofobik umumnya dicelup dengan zat warna dispersi. Zat warna dispersi adalah zat warna organik yang dibuat secara sintesis, yang kelarutannya dalam air sedikit dan merupakan larutan dispersi. Zat warna tersebut digunakan untuk mewarnai serat-serat sintetis atau serat tekstil yang bersifat hidrofob. Dalam pemakaiannya, zat warna dispersi memerlukan zat pembantu yang berfungsi untuk mendispersikan zat warna dan mendistribusikan zat warna secara merata. Zat warna dispersi dapat mewarnai serat poliester dengan baik dengan memakai metoda zat pengemban, dengan temperatur tekanan tinggi atau dengan cara Thermosol.

Kata kunci : Poliester; zat warna disperse; pencelupan.

Pendahuluan.

Serat polyester merupakan serat sintetis yang banyak digunakan dalam industri khususnya industri tekstil kerena sifatnya yang mudah, murah dan dapat diproduksi dalam jumlah banyak. Kelebihan dan kekurangan dari serat polyester ini akan dapat dioptimalkan dengan mencampurnya dengan serat – serat alam atau serat sintetis lainnya, sehingga menambah nilai daya guna. Serat poliester mempunyai sifat hidrofob sehingga untuk mencelupnya harus menggunakan zat warna yang tepat.

Zat warna yang biasa digunakan adalah zat warna dispersi. Zat warna dispersi mula-mula diperdagangkan dalam bentuk pasta, tetapi sekarang dapat diperoleh dalam bentuk bubuk. Efektifitas pemakaiannya harus menggunakan zat pembantu sehingga dari segi ekonomisnya harus diperhitungkan.

Historial Poliester.

Poliester ditemukan oleh Wallace Carothers pada tahun 1930. Dan dikembangkan oleh J.R. Whinfield dan J.T. Dickson dari Calico Printers Association. Selanjutnya oleh ICI Inggris dikembangkan dengan nama dagang “Dacron” yang kemudian diikuti oleh Eastman Kodak, Amerika dengan nama dagang “Kodel”.

Sejak saat itu serat poliester berkembang sangat pesat dan merupakan serat sintetis yang paling banyak dibuat karena ternyata serat ini multi guna dan paling cocok dibuat benang campuran dengan segala jenis serat alam terutama wool dan kapas.

Sebagai poliester sitentis, bahan utama yang sekarang digunakan umumnya berasal dari polyethylene terephthalate (PET), yang di buat dari asam terephthalic dan ethilene glycol (EG) atau glicol yang di kopolimerisasikan dengan jenis monomer ester lain. Dacron dibuat dari asamnya sedangkan Terylene dibuat dari dimetil ester asam tereftalat dengan etilena glikol.

Penggunaan dimetil ester asam tereftalat kemungkinan karena pemurniannya lebih mudah dibanding pemurnian asam tereftalat. Seperti dengan Nylon, poliester juga dipintal leleh. Kebutuhan – kebutuhannya sama seperti untuk Nylon, kecuali peralatannya harus mempunyai ketahanan yang lebih tinggi terhadap panas, karena titik lelehnya lebih tinggi dan perencanaan pengatur udara dalam ruang pemintalan agak berbeda untuk after stretching, poliester harus dipanaskan sampai kurang lebih 90oC.

Definisi Poliester.

Poliester merupakan suatu polimer (sebuah rantai dari unit yang berulang-ulang) dimana masing-masing unit dihubungkan oleh sebuah sambungan ester. Seperti tampak pada gambar dibawah ini :

Nama lazim dari polyester adalah poli(etilen tereftalat). Nama sehari-harinya tergantung pada apakah digunakan sebagai serat atau sebagai material untuk membuat produk seperti botol untuk minuman ringan. Jika digunakan sebagai serat untuk membuat kain, biasanya sering hanya disebut poliester. Terkadang juga dikenal dengan nama perdagangannya seperti Terilen atau Dacron. Jika digunakan untuk membuat botol, misalnya, biasanya disebut PET.

Pembuatan PET

Pada pembuatan PET, reaksi terjadi dalam dua tahap utama, yaitu: tahap pra-polimerisasi dan polimerisasi sesungguhnya. Pada tahap pertama, sebelum polimerisasi terjadi, terbentuk sebuah ester yang cukup sederhana dari asam dan dua molekul etana-1,2-diol sesuai gambar dibawah ini ;

Reaksi pembuatan EG dan DMT dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Reaksi pembuatan EG

Reaksi pembuatan DMT

Reaksi ini dapat di mulai pada 1500C, tetapi dalam banyak hal di lakukan pada 2000C atau lebih untuk meningkatkan laju reaksi. Jadi selama reaksi berlangsung metanol menguap dan juga EG. Jika reaksi tersebut di lakukan dalam sebuah autoklaf, gas yang di hasilkan di dinginkan dan akan mengembunkan EG. Yang kemudian di kembalikan ke autoklaf. Gas yang tertinggal, yang terdiri dari metanol, di dinginkan lebih lanjut supaya mengembun dan di pulihkan kemudian dipindahkan ke bejana polikondensasi dan dipolikondensasikan selama 2700 – 2800 C.

Melalui reaksi kondensasi EG harus diisolir. Untuk melanjutkan reaksi, uap EG harus dihilangkan. Oleh karena itu gas dalam bejana reaksi di buang hingga tekanan uap mencapai 0,5 -1 mmHg mutlak.

Seperti pada nylon, polymer dikeluarkan dari bejana reaksi oleh tekanan gas nitrogen, didinginkan supaya memadat, dan dipotong-potong menjadi flake.

Pada tahun – tahun belakangan ini telah di kembangkan teknik – teknik baru untuk memproduksi Pure Terephtalate Acid (PTA). Oleh karena itu terdapat kecenderungan untuk memakai PTA daripada DMT. Bila menggunakan PTA sebagai bahan mentah akan terdapat beberapa perbedaan sifat – sifat terhadap DMT seperti ; PTA tidak meleleh dan hampir tidak larut dalam glycol. Kecenderungan EG untuk membentuk eter adalah lebih hebat karena suhu reaksi yang lebih tinggi, dan masuknya kedalam rantai polimer sebagai kopolimer yang dapat menurunkan titik leleh dari polimer ini sehingga mengundang beberapa modifikasi tertentu pada proses reaksi.

Mengenai kedua cara untuk DMT dan PTA, telah diselidiki dan dikembangkan cara esterifikasi dan polikondensasi. Ditinjau dari segi ekonomi dan cara kontinuitasnya, penggunaan PTA sebagi bahan baku dianggap sebagai yang paling menguntungkan. Tapi masih terdapat kelemahan dalam stabilitas dan fleksibilitas operasionil.

Pembuatan Poliester.

Bahan baku untuk pembuatan poliester yang sekarang dipakai adalah PTA dan EG dengan rumus molekul sebagai berikut :

Etilena yang berasal dari penguraian minyak tanah dioksidasi dengan udara, menjadi etilena oksida yang kemudian di dehidrasi menjadi etilena glikol.

Asam tereftalat dibuat dari para-xilena yang harus bebas dari isomer meta dan orto. Pemisahan dilakukan dengan kristalisasi, p-xilena membeku pada suhu 250C. Oksida dengan asam Nitrat pada suhu 2200C dan tekanan 30 atmosfer merubah p-xilena menjadi asam tereftalat. Cara lain adalah dengan oksidasi p-xilena dengan udara dan katalisator kobalt toluat pada suhu 200C, menjadi asam toluat yang diesterkan menjadi metil toluat dan oksidasi selanjutnya terjadi monometil tereftalat. Monometil tereftalat atau asam tereftalat diubah menjadi dimetil tereftalat.

Asam tereftalat atau esternya dan etilena glikol dipolimerisasikan dalam tempat hampa udara dan suhu tinggi. Polimer disemprotkan dalam bentuk pita dan kemudian dipotong-potong menjadi serpih-serpih dan dikeringkan.

Pada tahap polimerisasi, ester sederhana ini dipanaskan pada suhu sekitar 260°C dan pada tekanan rendah. Dalam hal ini diperlukan sebuah katalis misalnya senyawa-senyawa antimoni seperti antimoni(III) oksida. Poliester yang terbentuk dan setengah dari etana-1,2-diol dilakukan pembaharuan yang selanjutnya dilepaskan dan disiklus ulang sesuai reaksi :

Bila dimethyl terephtalate (DMT) dipergunakan sebagai bahan mentah, gabungan metanol harus di ubah menjadi EG. Tahap ini disebut penggantian ester.

Pada polimerisasi kondensasi, jika monomer – monomer bergabung bersama, ada sebuah molekul kecil yang hilang. Ini berbeda dengan polimerisasi adisi yang menghasilkan polimer seperti poli(eten) – dimana pada proses ini tidak ada yang hilang ketika monomer-monomer bergabung bersama. Sebuah poliester dibuat dengan sebuah reaksi yang melibatkan sebuah asam dengan dua gugus -COOH, dan sebuah alkohol dengan dua gugus -OH.

Pada poliester umum terdapat: asam benzen-1,4-dikarboksilat (nama lama: asam tereftalat) dan alkohol yaitu etana-1,2-diol (nama lama: etilen glikol).

Senyawa-senyawa ini secara bergantian terbentuk ester dimana masing-masing gugus asam dan masing-masing gugus alkohol, kehilangan satu molekul air setiap kali sebuah sambungan ester terbentuk. Hasilnya sesuai dengan reaksi dibawah kimia ini :

Ester-ester sederhana mudah dihidrolisis melalui reaksi dengan asam atau basa encer. Poliester diserang dengan mudah oleh basa, tetapi jauh lebih lambat oleh asam encer. Hidrolisis dengan air saja sangat lambat sehingga hampir tidak diperhitungkan. (Poliester tidak akan terurai menjadi bagian-bagian kecil jika terkena air hujan). Jika ditumpahkan basa encer pada sebuah kain yang terbuat dari poliester, maka sambungan-sambungan esternya akan putus. Etana-1,2-diol terbentuk bersama dengan garam asam karboksilat. Karena dihasilkan molekul-molekul kecil dan bukan polimer asli, maka serat-serat kain tersebut akan hancur, dan terbentuk sebuah lubang pada kain.

Sebagai contoh, jika mereaksikan poliester dengan larutan natrium hidroksida, reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut:

Seperti dengan nylon, poliester juga dipintal leleh. Kebutuhan – kebutuhannya sama seperti untuk nylon, kecuali peralatannya harus mempunyai ketahanan yang lebih tinggi terhadap panas, karena titik lelehnya lebih tinggi, dan perencanaan pengatur udara dalam ruang pemintalan agak berbeda.

Untuk proses after–stretching, poliester harus dipanaskan sampai kurang lebih 900C. Bagian penarik dari draw-twister filamen mempunyai rol penyuapan dan rol – rol penarikan dua tingkat. Benang yang belum di tarik diberi penarikan pendahuluan di antara rol – rol penyuap dan rol penarik pertama, dan kemudian terjadi penarikan utama di rol pertama dan kedua, sementara benangnya di panaskan mulai pada rol pertama, yang permukaannya dipertahankan pada suhu 9000C.

Pada penarikan utama benangnya di lewatkan di atas sebuah flat panas di mana suhu permukaannya dipertahankan pada suhu tetap antara 1300 – 1500C. Tujuan penggunaan plat panas tersebut adalah untuk mempermudah penarikan dan untuk menstabilkan struktur dalam dari serat yang sudah di tarik, sistim kontrol pemanasan dan suhu harus di rencanakan dengan sangat teliti agar suhu rol dan suhu plat panas konstan.

Bagian – bagian utama dari mesin harus kukuh dan dikerjakan dengan ketelitian tinggi untuk mempertahankan kecepatan tarik dan konstan. Perhatian demikian harus diberikan untuk menjamin mutu benang yang rata, mutu yang tidak rata di sebabkan pada tahap ini akan mempengaruhi daya tarik terhadap zat warna, dan menyebabkan pencelupan yang tidak rata atau noda – noda pada kain tenun atau rajut.

Menurut kebiasaan lapisan permukaan dari gulungan benang diambil sebagai contoh untuk diteliti mutunya. Cara ini tidak memuaskan karna tidak selalu ada hubungan antara bagian permukaan dan bagian dalam yang menyangkut ketidak rataan atau cacat benang. Akhir – akhir ini telah dikembangkan sejenis instrumen baru yang dapat dapat mengukur ketidak teraraturan tiap benang yang sedang berjalan,dan mendeteksi perubahan – perubahan sifat – sifat dielektrik.

Dengan mempergunakan alat ini seluruh produk dapat diperiksa tanpa kekurangan benang sedikit pun. Ini memungkinkan mesin penarikan bekerja terus sambil dilakukan pemeriksaan benang yang telah di tarik terhadap kerataan.

Pada pembuatan serat staple penarikan di lakukan dengan cara yang sama seperti pada nylon, ikatan serat dari pemintalan di himpun menjadi besar dan dibawa ketahap after drawing. Pemanasan dilakukan pada waktu penarikan utama oleh rol panas, plat panas atau larutan panas.

Sifat – sifat Poliester

  1. Sifat Fisika
  • Kekuatan mulur

Terylene mempunyai kekuatan dan mulur dari 4,5 gram/denier dan 25% sampai 75 gram/denier dan 7,5 bergantung pada jenisnya. Sedangkan dacron mempunyai kekuatan dan mulur dari 4,0 gram/denier dan 40% sampai 6,9 gram/denier dan 11%. Kekuatan dan mulur dalam keadaan basahnya sama dengan dalam keadaan keringnya.

  • Elastisitas

Poliester mempunyai elastisitas yang baik sehinga kain poliester tahan kusut. Jika benang poliester ditarik dan kemudian dilepaskan pemulihan yang terjadi dalam 1 menit adalah sebagai berikut;

Penarikan 2 % ……………….. pulih 97 %

Penarikan 4 % ……………….. pulih 90 %

Penarikan 8 % ……………….. pulih 80 %

  • Moisture regain

Dalam kondisi standar yaitu suhu 70oC dengan RH 65%, moisture regain poliester hanya 0,4%. Sedangkan dalam kelembaban relatif 100%, moisture regainya hanya 0,6 s/d 0,8 %.

  • Modulus

Poliester mempunyai modulus awal yang tiggi. Pada pembebanan 0,9 gram per denier poliester hanya mulur 1%, dan pada pembebabanan 1,75 gram per denier poliester hanya mulur 2%, sedangkan rayon asetat, dalam keadaan tersebut sudah putus, modulus yang tinggi menyebabkan poliester pada tegangan kecil didalam penggulungan tidak akan mulur.

  • Sensitifitas

Pada suhu 230 – 240oC dapat melunak dan pada suhu 255 – 260oC akan meleleh. Poliester meskipun dapat dibakar, tetapi karena diikuti oleh pelelehan yang kemudian akan terlepas jatuh, maka nyala api tidak akan menjalar, tetapi bila dicampur dengan serat lain yang membantu pembakaran kain tersebut akan terbakar. Poliester tahan terhadap serangga, jamur, bakteri, cuaca dan sinar matahari. Poliester merupakan isolator yang baik, sedang proses bahan poliester dapat menimbulkan elektrostatis.

· Berat jenis

Berat jenis poliester 1,38 g/cm3.

· Morfologi

Serat poliester berbentuk silinder dengan penampang lintang bulat. Seperti yang nampak dibawah ini :

Serat poliester mempunyai koefisien elastisitas yang tinggi dan stabil dimensinya baik, sehingga apa yang dinamakan serat lenting cocok untuk bahan busana. Stabilatas terhadap panas baik sekali dan stabilitas dimensi yang baik menjadikan bahan industri yang baik dipakai. Dalam bidang tekstil, terutama benang yang dipintal secara mekanis mula-mula yang diapaki, tapi seetelah pengembangan teknik pengeritingan.

Dari semua jenis serat yang dikenal polyester mempunyai daya penyimpan air yang rendah (5%). Kapasitas daya serap air dengan batas kelembaban yang masih terasa (2%).

  1. Sifat – sifat kimia
  • Sensitifitas

Serat poliester tahan asam lemah sampai suhu mendidih. Tahan asam kuat dan dingin. Tahan basa lemah, tetapi kurang tahan basa kuat. Tahan zat oksidator, alkohol, keton, sabun dan zat-zat untuk pencucian kimia.

Poliester meleleh diudara pada suhu 250oC dan tidak menguning pada suhu tinggi. Seperti serat tekstil lainnya, poliester juga berkurang kekuatannya terhadap penyinaran yang lama tetapi tahan sinarnya masih cukup baik dibanding dengan serat lain. Di balik kaca tahan sinar poliester lebih baik dari kebanyakan serat.

Sifat serat poliester adalah thermoplastis, dimana kekuatannya berbanding terbalik dengan suhu, sedang perpanjangan sampai putusnya berbanding lurus dengan kenaikan suhunya.

· Penggelembungan

Serat poliester menggelembung dalam larutan 2% asam benzoat, asam salisilat, fenol dan meta kresol dalam air, dispersi 0,5% mono-khloro benzoat, para-dikhloro benzena, tetrahidro naftalena, metil benzoat dan metil salisilat, dalam air, dispersi 0,3% ortofenildan parafenil dalam air

  • Kelarutan

Larut dalam meta kresol panas, asam trifluorom asetat, orto khlorofenol, campuran dari 7 bagian berat trikhlorofenol dan 10 bagian fenol dan campuran 2 bagian tetra khloroetana dan 3 bagian fenol. Pengaruh asam dan alkali terhadap kekuatan poliester dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Pereaksi

Suhu

Konsentrasi

(%)

Waktu

Pengaruh

Pada kekuatan

HCL

Kamar

18

3 minggu

Tidak nyata

HCL

75

18

4,5 hari

Nyata

HCL

Didih

10

3 hari

Rusak

HNO3

Kamar

40

3 minggu

Sedang

H2SO4

Kamar

37

6 minggu

Tidak nyata

H2SO4

Kamar

50

3 minggu

Sedang

H2SO4

750C

37

2 minggu

Nyata

NaOH

Kamar

10

3 hari

Sedang

NaOCl

700C

2,5

4 jam

Tidak ada

Catatan :

§ Tidak berarti berkurangnya kekuatan kurang dari 5%

§ Sedang berarti berkurangnya kekuatan 6 – 30 %

§ Nyata berarti nerkurangnya kekuatan 31 – 70 %

§ Rusak berarti berkurangnya kekuatan lebih dari 70 %

  • Mengkeret

Benang Terylene apabila dalam air mendidih akan mengkeret sampai 7% atau lebih. Dacron dalam perendaman selama 70 menit akan mengkeret 10 – 14%. Beberapa zat organik seperti aseton, khloroform dan trikhlor etilena juga akan menyebabkan barang atau kain mengkeret pada titik didih. Tetapi apabila kain sebelumnya telah di “heat set” atau pemantapan panas, didalam air mendidih ataupun pelarut-pelarut untuk pencucian kering pada titik didih tidak akan mengkeret. Heat set akan menstabilkan dimensi kain poliester.

Heat set ini dilakukan dengan cara mengerjakan kain dalam dimensi yang telah diatur (biasanya dalam bentuk lebar0 pada suhu 30-40oC lebih tinggi dari suhu penggunaan kain sehari-hari, untuk pakaian biasanya pada suhu 220-230oC.

  1. Sifat – sifat biologi

Serat poliester tahan terhadap serangga, jamur dan bakteri.

Penggunaan poliester

Pada umumnya serat poliester dapat ditemukan pada barang – barang seperti dibawah ini :

§ Bahan kaus kaki

§ Bahan label pakaian

§ Bahan ikat pinggang

§ Kain rajut bundar warna-warni

§ Kain tenun sarung dan kain tenun berwarna

§ Kain tenun jaguard bahan gordyn

§ Kain tenun tebal untuk bahan kursi/jok.

Poliester juga dapat digunakan untuk kain tirai, karena ketahannya terhadap sinar dibalik kaca baik. Selain itu digunakan pula sebagai bahan pipa pemadam kebakaran, tali-temali, jala, kain layar.

Serat poliester yang tahan asam, membuat poliester baik untuk digunakan sebagai pelindung dalam pabrik yang banyak menggunakan asam.

Syarat mutu serat stapel poliester.

Menurut SNI. 08. 0618. 1989 bahwa serat stapel poliester harus sesuai dengan standar. Mengenai spesifikasinya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Historial Zat Warna Dispersi

Zat warna dispersi pertama dibuat pada tahun 1923 oleh Baddley dan Shepherdson dari British Dyestuffe sebagai zat warna Dispersol. Dan Ellis dari British Cabanase menemukan zat warna S.R.A (Sulpho Ricinolei Acid).

Zat warna ini mulai ditemukan untuk mencelup serat selulosa asetat yang bersifat hidrofob dan mampu menyerap zat organik yang tidak larut dalam air, dengan membuatnya dalam bentuk suspensi.

Penemuan zat dispersi ini menjadi sangat penting dengan ditemukannya serat sintetik lainnya yang sifatnya lebih hidrofob daripada serat selulosa asetat, seperti serat Poliamida, Poliester dan Poliakrilat. Terutama untuk serat poliester yang kebanyakan hanya dapat dicelup dengan zar warna dispersi.

Definisi Zat Warna Dispersi

Zat warna dispersi adalah zat warna organik yang dibuat secara sintesis, yang kelarutannya dalam air sedikit dan merupakan larutan dispersi. Zat warna tersebut digunakan untuk mewarnai serat-serat sintetis atau serat tekstil yang bersifat hidrofob.

Zat warna ini mempunyai berat molekul yang kecil dan tidak mengandung gugus pelarut. Dalam pemakaiannya diperlukan zat pembantu yang berfungsi untuk mendispersikan zat warna dan mendistribusikannya secara merata didalam larutan, yang disebut zat pendispersi.

Zat warna dispersi dapat mewarnai serat poliester dengan baik jika memakai zat pengemban atau dengan temperatur tekanan tinggi. Zat warna dispersi mula-mula diperdagangkan dalam bentuk pasta, tetapi sekarang dapat diperoleh dalam bentuk bubuk.

Sifat-sifat umum zat warna dispersi

a) Tidak larut dalam air, karena tidak mempunyai gugus pelarut didalam struktur molekul

b) Pada umumnya zat warna dispersi berasal dari turunan azo, antrakwinon/nitro akril amina dengan berat molekul rendah

c) Mempunyai titik leleh yang cukup tinggi yaitu 1500C dengan ukuran partikel antara 0,5-2 mikron

d) Bersifat non-ionik, walaupun mengandung gugus-gugus – NH2 – NHR – OH

e) Selama proses pencapan dengan zat dispersi tidak mengalami perubahan kimia

Sifat – sifat kimia zat warna dispersi

Berlainan dengan serat tekstil yang lain polyester tidak mempunyai gugus ionik sehingga tidak dapat dicelup berdasarkan mekanisme ionik (semi ionik). Serat ini hanya dapat dicelup dengan zat warna non ionik (zat warna.dispersi) yang praktis tidak larut dalam air.

Cara melarutkannya dengan bantuan zat lain. Zat warna dispersi di gunakan dalam bentuk dispersi yang halus dalam air ukuran partikel dispersi 0,5 mikron di sebabkan oleh sifatnya yang hidrofobik maka zat warna ini mempunyai daya afinitas yang tinggi terhadap serat polyester yang juga bersifat hidrofobik.

Dalam proses pencelupan, partikel zat warna masuk kedalam serat dalam keadaan terdispersi molekuler dan terikat dalam serat. Zat warna dispersi dapat di buat dari beberapa struktur kimia yang berbeda.

Struktur kimia yang umum di gunakan dalam zat warna dispersi dan persentasi penggunaannya adalah sebagai berikut:

  • Azo (NN) : 55%
  • Diazo (NN-NN) : 10%
  • Antrakwinon : 20%
  • Lain – lain : 15%

Zat warna dispersi jenis azo adalah zat warna jenis ini umumnya mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :

a) Daya pewarnaan yang tinggi

b) Pemakaian ekonomis

c) Sifat kerataan celupan bervariasi, ada yang mudah rata ada juga yang sulit tetapi secara umum lebih sulit dari jenis antrakwinon

d) Termomigrasi relatif lebih baik dari pada antrakwinon

e) Daya punutup ketidak rataan benang kurang lebih sebanding dengan antrakwinon.

Zat warna dispersi jenis diazo adalah zat warna dispersi yang umumnya mempunyai sifat yang sama dengan jenis azo tetapi mempunyai daya sublimasi yang tinggi. Zat warna ini banyak di gunakan untuk warna-warna tua. Karena makin sulit mahalnya bahan baku antrakwinon maka dewasa ini terdapat kecenderungan untuk sedapat mungkin menggantikan dengan zat warna jenis azo. Berbagai macam cara dilakukan untuk membuat zat warna azo yang menyerupai antrakwinon dalam hal kemurnian kecerahan warna dan sifat yang baik.

Zat antrakwinon adalah zat warna yang umumnya mempunyai sifat – sifat sebagai berikut:

a) Warna lebih cerah tetapi daya pewarna lebih rendah.

b) Relatif lebih mahal.

c) Sifat kecerahan dan migrasi relatif lebih baik dari azo.

d) Termomigrasi lebih jelek, bila di bandingkan dengan azo.

e) Daya penutupan ketidakrataan benang yang baik.

f) Daya tahan reduksi / hidrolisa yang baik.

g) Daya tahan sinar umumnya sangat tinggi

Struktur kimia zat warna dispersi

  • Golongan azo

Struktur kimia zat warna dispersi yang ditandai dengan jenis gugus azo : - N = N –

Contoh :

Mono

Dispersi Red 5

Diazo

Dispersi Yellow 23

  • Golongan antrakinon

Struktur kimia zat warna dispersi yang ditandai dengan jenis gugus karbonil : - C = O

Contoh :

Disperse yellow 13

  • Golongan Difenilamina

Diperse yellow 1

Sifat – sifat fisika zat warna dispersi

· Kelarutan

Meskipun Azobenzena, Antrakuinon dan Defilamina dalam bentuk dispersi dapat mencelup kedalam hidrofop, dalam perdagangan kebanyak zat warna dispersi mengandung gugus aromatik dan alifatik yang mengikat gugus fungsional (-OH, -NH2-BHR, dsb.) dan bentuk sebagai gugus pemberi (donor) Hidrogen. Gugus fungsional tersebut merupakan pengikat dipol (dwikutub) dan juga membentik ikatan hidrogen dengan gugus karbonol atu gugus asentil dari serat poliester, seperti pada reaksi dibawah ini:

Reaksi terbentuknya ikatan hidrogen dengan serat poliester

Reaksi terbentuknya ikatan dwikutub dengan serat poliester

Adanya gugus aromatik OH dan alifatik AH2 dan gugus fungsional yang lain menyebabkan zat warna sedikit larut dalam air.

Zat warna dispersi mempunyai daya kelarutan air dingin yang sangat rendah akan tetapi dengan peningkatan temperatur daya kelarutan dapat meningkat dengan cepat sampai beberapa ratus gram/L. Yang sangat penting dalam proses pencelupan adalah daya kelarutan. Daya kelarutan dipengarungi oleh :

a) Kecepatan penyerapan zat warna

b) Banyak / sedikitnya penyerapan

c) Migrasi

d) Penodaan pada serat campuran.

· Sensitifitas

Zat warna dispersi yang berupa partikel – partikel kecil tidak mungkin berada pada keadaan terdispersi yang stabil tanpa adanya zat pendispersi (Dispersing Agent) zat pendispersi ini berfungsi sebagai pelindung di sekeliling zat warna sehingga adanya gaya elektrostatis yang saling tolak menolak juga dapat membantu terjadinya stabilitas. Kestabilan dispersi zat warna di pengaruhui oleh:

a) Jenis zat pendispersi : umumnya yang digunakan adalah jenis an ionik yaitu lignin sulfonat yang berasal dari alam tetapi ada pula yang berasal dari sintetik.

b) Kualitas dari pigmen zat warna dan ketidakmurnian pigmen zat warna

c) Bentuk kristal dari pigmen zat warna. Bentuk kristal tertentu mudah dibersihkan dan ada yang relatip sulit .

d) Distribusi partikel ukuran zat warna

Klasifikasi zat warna dispersi

Zat warna dispersi dapat di golongkan menurut sifat sublimasinya secara umum di bagi menjadi 4 kelompok yaitu :

a) Golongan satu (A)

Zat warna dispersi ini mempunyai sifat sublimasi rendah tetapi mempunyai sifat celup yang baik. Karena molekulnya kecil dengan sifat sublimasi yang rendah biasanya digunakan untuk pencelupan serat rayon, serat poliamida, serat di/tri asetat, dapat juga di gunakan untuk serat poliester yang di bantu dengan zat pengemban pada temperatur 1000C.

b) Golongan Kedua (B)

Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul yang relatif kecil dengan sifat sublimasinya cukup. Memiliki sifat celup yang baik sehingga sangat baik untuk pencelupan polyester dengan zat pengemban pada temperatur tinggi. Pada proses thermosol hanya digunakan untuk mewarnai warna – warna muda, dengan temperatur yang lebih rendah.

c) Golongan Ketiga (C)

Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul sedang dengan sifat sublimasi yang baik. Sifat celup dan sublimasi yang baik biasa di gunakan untuk pencelupan zat pengemban. Temperatur tinggi atau proses termosol dengan hasil yang baik.

d) Golongan Keempat (D)

Zat warna dispersi yang mempunyai berat molekul besar dengan sifat sublimasi tinggi. Mempunyai sifat celup yang kurang baik atau sifat sublimasinya yang paling tinggi tidak dapat di gunakan untuk pencelupan dengan zat pengemban. Tetapi sangat cocok untuk pencelupan termosol/ temperatur tinggi berat molekul ukuran dan bentuk zat warna dispersi memegang peranan penting, terhadap sifat pencelupan.

Klasifikasi zat warna dispersi terutama berdasarkan sifat pencelupannya dengan metode pencelupan cara perendaman dan ketahanannya terhadap panas. Secara umum dapat dikatakan ada korelasi yang kuat antara persyaratan pencelupan cara perendaman dengan beberapa aspek fiksasi dari pengerjaan thermosol pada pencelupan kontinyu. Klasifikasi zat warna dispersol adalh sebagai berikut :

a.) Zat Warna Kelas A

Zat warna dispersol yang mempunyai ketahanan panas yang rendah. Tidak disarankan untuk mencelup poliester selulosa.

b.) Zat Warna Kelas B

Zat warna dispersol yang mempunyai ketahanan panas yang cukup atau sedang. Termofiksasi disarankan pada suhu 200 – 210oC, pada suhu yang lebih tinggi ada resiko terjadi kontaminasi mesin. Tidak sesuai diproses penyempurnaan pelipatan permanen. Suhu proses penyempurnaan sebaiknya tidak melebihi 170oC kecuali celupan warna muda.

c.) Zat Warna Kelas C

Zat warna dispersol yang mempunyai ketahanan panas yang baik. Termofiksasi disarankan pada suhu 200 – 215oC. Sesuai untuk warna muda sampai sedang yang akan diproses penyempurnaan pelipatan permanen. Suhu maksimum 185oC.

d.) Zat Warna Kelas D

Zat warna dispersol yang mempunyai ketahanan panas yang sangat baik. Termofiksasi disarankan pada suhu 215 – 220oC untuk menghasilkan pembangkitan warna yang maksimum. Sangat disarankan untuk semua proses penyempurnaan termasuk proses penyempurnaan pelipatan permanen (permanent press finishing)

Identifikasi golongan zat warna dispersi

Identifikasi ini ditujukan untuk menentukan golongan zat warna dispersi yang dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :

a) 3-5 gram kaprolaktam diletakan dalam tabung reaksi 50 ml diatas nyala api bunsen yang kecil.

b) 100-300 mg contoh uji polyester di larutkan didalam masa kaprolaktam yang meleleh sambil di aduk dengan pengaduk kaca. Kemudian tabung reaksi dijauhkan dari api

c) Ditambah 3 ml etanol untuk mencegah supaya kaprolaktam tidak menjadi padat.

d) Campuran tersebut didinginkan dibawah suhu 350C, kemudian diencerkan dengan 15 ml eter dan disaring.

e) Apabila lapisan eter terwarnai, maka dilakukan dua kali ekstraksi dengan 20-30 ml air untuk memisahkan kaprolaktam, dengan menambahkan 2-3 gram natrium sulfat untuk mencegah terjadinya emulsi.

f) Lapisan eter dipisahkan kedalam tabung reaksi 35 ml dan ditambah 10 ml air bersama-sama dengan beberapa tetes larutan zat pendispersi 10%, misalnya marasperse N.

g) Eter diuapkan dengan jalan mendidihkan larutan diatas penangas air.

h) Ditambahkan 100 mg kain asetat putih kedalam dispersi zat warna dalam air tersebut, kemudian dibiarkan 10 menit diatas penangas air.

i) Pewarnaan pada kain asetat dalam warna yang sama dengan warna asli contoh polyester, menunjukkan adanya zat warna dispersi.

j) Jika warna yang terjadi warna muda, maka menunjukkan adanya zat warna bejana atau zat warna yang dibangkitkan.

k) Kain asetat diambil, kemudian dispersi zat warna yang panas dicampur dengan 3 ml natrium hidroksida IN dan beberapa miligram natrium hidrosulfit sambil diaduk-aduk.

l) Apabila warnanya hilang atau berubah dan warna asli tidak timbul lagi pada saat dikocok-kocok dengan udara, maka dalam hal ini kain poliester diwarnai degan zat warna yang dibagkitkan.

m) Zat warna bejana akan teroksidasi kewarna semula pada waktu pengocokan dengan udara. Apabila polyester telah dicelup dengan cara pencelupan larutan polimer (dope-dyed) dengan zat warna pigmen atau dengan zat warna basa, maka ekstraksi lelehan kaprolaktam dalam eter hampir-hampir tidak berwarna dan endapan polyester pada saringan berwarna dengan jelas.

n) Contoh uji polyester berwarna didihkan dalam asam asetat glasial selama satu menit dan larutan tersebut diuapkan diatas penangas air atau penangas uap dan sisanya dilarutkan dalam 5 ml air.

o) Sepotong kain kapas yang telah dibeitsa dengan tanin atau sepotong kain polyakrilat, dimasukan kedalam larutan ektraksi tersebut dan didihkan selama satu menit.

p) Adanya zat warna basa akan mewarnai kain kapas yang dibeitsa tanin atau kain polyakrilat tersebut.

q) Adanya zat warna pigmen dapat ditentukan dari hasil ekstrasi dengan asam asetat glasial yang tidak berwarna atau sisa penguapannya yang tidak larut dalam air. Apabila penampang lintang dari serat yang dicelup dengan cara pencelupan larutan polymer diperiksa dengan mikroskop akan menunjukkan adanya pigmen yang tersebar merata.

Pencelupan serat poliester dengan zat warna dispersi.

· Mekanisme pencelupan

Pencelupan serat poliester dengan zat warna dispersi merupakan peristiwa distribusi zat padat kedalam dua zat pelarut yang tidak dapat dicampur. Dalam hal ini zat warna dispersi merupakan zat padat yang larut dalam medium serat. Adsorpsi zat warna sering disebut “solid solution”. Mekanisme pencelupannya adalah sebagai berikut : zat warna dispersi berpindah dari keadaan agregat dalam larutan celup masuk kedalam serat sebagai bentuk molekuler. Pigmen zat warna dispersi larut dalam air dalam jumlah yang kecil sekali, tetapi bagian zat warna yang terlarut terebut sangat mudah terserap oleh serat. Sedangkan bagian yang tidak larut merupakan gudang atau timbunan zat warna yang sewaktu-waktu akan larut untuk memperthankan kesetimbangan.

Untuk zat warna yang kurang sekali larut waktu setengah celup dan waktu pencelupan rata – rata pada termperatur 850C akan lebih besar. Kerja zat warna lebih tertarik pada fasa larutan sehingga pencelupan mudah merata walaupun penyerapan kedalam serat berkurang. Serat poliester mempunyai kristalisasi yang tinggi, bersifat hidrofob dan tidak mengandung gugusan-gugusan yang aktif sehingga sukar sekali ditembus oleh molekul. Molekul yang berukuran besar sukar ataupun tidak bereaksi dengan zat warna anion atau kation.

Dalam praktek serat poliester pada umumnya dicelup dengan zat warna dispersi, penyerapan zat warna dispersi pada kesetimbangan adalah baik tetapi pada difusi kedalam serat sangat lambat. Beberapa zat warna dispersi mempunyai kecepatan difusi yang cukup besar sehingga memungkinkan celupan akan muda atau sedang dalam waktu pencelupan yang tidak terlalu lama. Pencelupan poliester dengan zat warna dispersi terbagi dalam tiga cara (cara carrier atau pengemban, cara HT/HP atau tekanan dan suhu tinggi, dan cara Thermosol).

Konsentrasi zat warna dalam larutan celup tidak mempengaruhi tua mudanya warna yang dihasilkan karena hubungan tua mudanya warna uang akan dihasilkan adalah tergantung banyaknya zat warna yang dipakai terhadap berat bahan yang akan dicelup.

Semakin tinggi konsentrasi zat warna didalam larutan celup, semakin besar kecenderungan zat warna beragregasi dan menimbulkan penggumpalan yang akan mengakibatkan pencelupan menjadi tidak sempurna.

Didalam pencelupan perlu ditambahkan lagi zat pendispersi antara 0.2 – 2 g/L larutan celup tergantung pada vlot atau liquor ratio, kekuatan zat pendispersi akan membentuk lapisan film (protektive film colloid) pada partikel zat warna sehingga dapat mudah masik kedalam serat secara teratur. Reaksi antara zat warna dispersi dengan serat poliester dapat dilihat di bawah ini :

Fungsi Zat-Zat Pembantu

Faktor lain yang tidak dapat diabaikan perannya dalam pencelupan adalah zat pembantu. Sebab zat bantu inilah yang akan menutupi kekurangan atau sifat-sifat yang kurang menguntungkan dalam suatu pencelupan.

Adapun zat-zat bantu yang umumnya digunakan adalah sebagai berikut :

· Zat pengemban (Carrier)

Zat ini adalah istilah umum yang dipakai untuk sejenis zat organik yang membantu proses pencelupan. Carrier sanggup menembus dan membuka struktur serat yang akan dicelup, sehingga mempercepat difusi zat warna kedalam serat, dengan demikian carrier menaikkan jumlah zat warna yang terserap.

Fungsi zat pengemban didalam larutan yang utama adalah :

a) Melunakkan serat.

b) Mempercepat proses masuknya zat warna kedalam serat.

c) Sebagai pengemban zat warna kedalam serat.

Hal ini dapat diterangkan sebagai berikut:

Kecepatan zat warna difusi kedalam serat dengan menggunakan zat pengemban lebih besar bila dibandingkan dengan pencelupan tanpa pengemban, meskipun besarnya zat warna lebih kecil dari pada gabungan zat warna dengan zat pengemban.

Dengan adanya zat pengemban ini menyebabkan serat poliester menggelembung, sehingga pori-pori serat menjadi besar. Selain itu zat pengemban mempunyai afinitas terhadap zat warna, zat warna turut dibawa masuk kedalam serat oleh pengemban. Zat pengemban ini tidak berikatan dengan serat, pada proses pencucian reduksi, zat pengemban akan keluar lagi dari pori-pori serat dan akan menutup, sehingga zat warna tertinggal didalam serat.

Perlu diperhatikan bahwa zat pengemban yang dipakai harus memenuhi syarat-syarat tertentu diantaranya adalah efisien, mudah dihilangkan, tidak mempengaruhi warna, mudah dilarutkan atau didispersikan dalam air. Karena beberapa zat pengemban dapat menyebabkan adanya noda dan bila membersihkannya kurang sempurna maka dapat menurunkan kekuatan dan tahan sinarnya.

· Zat pendispersi

Zat pendispersi termasuk jenis surface aktive agent yang terdiri dari senyawa yang mempunyai berat molekul tinggi dengan gugus-gugus ion dan non ion tersusun bergantian sepanjang rantai molekulnya.

Penambahan zat pendispersi kedalam larutan dapat meningkatkan kelarutan zat warna sampai mencapai titik optimum, dimana diatas kelarutan zat warna terlalu tinggi sehingga zat warna yang telah diserap mudah terlepas kembali.

· Natrium Alginat

Pengentalan natrium alginat sangat praktis dan relatif mudah dalam pemakainnya, serta mudah dilarutkan. Sehingga pasta pengental mudah disiapkan. Lapisan pengental mudah dicuci setelah proses pencapan atau pencelupan, walaupun pengerjaan fiksasi dengan suhu tinggi. Persediaan larutan dapat disimpan selama 2-3 hari dan untuk melindunginya dari serangan senyawa organik dapat ditambahkan formaldehida.

· Asam asetat (CH3COOH)

Digunakan sebagai pemberi suasana asam atau alkali larutan celup. Pencelupan poliester dengan zat warna dispersi dapat berjalan dengan baik apabila ditambahkan asam asetat 30% dengan pH ±5. pH larutan celup ini sangat berpengaruh terhadap kestabilan zat warna dispersi.

Pengujian Hasil Celupan

· Ketahanan Luntur

Ketahanan luntur zat warna dispersi ini dipengaruhi oleh :

a) Faktor utama struktur kimia zat warna meskipun hubungan antara pengaruh struktur kimia dan ketahanan lunturnya kurang jelas .

b) Faktor sekunder – aplikasi zat warna. Faktor ini meliputi antara lain metode pencelupan, temperatur fiksasi, waktu pencelupan, jenis bahan yang di celup dan zat bantu yang di gunakan.

· Cara Uji Tahan Luntur

Beberapa ketahanan luntur sering di permasalahkan dapat di sebutkan antara lain:

a) Daya tahan sublimasi

Ukuran prilaku zat warna pada fase transisi dari bentuk padat ke bentuk gas. Sublimasi dapat terjadi pada saat fiksasi zat warna. Dalam pencelupan sistim termosol pada waktu pengerjaan panas (Heat setting finishing) setelah pencelupan daya tahan sublimasi di pengaruhi oleh ukuran molekul zat warna. Makin besar molekul zat warna makin tinggi daya tahan sublimasinya (menguap masuk kedalam serat). Selain itu juga tergantung dari pada ikatan zat warna dengan bahan.

b) Daya tahan luntur terhadap pencucian

Daya tahan luntur zat warna dispersi dipengaruhi oleh mobilitas molekul zat warna dan adanya gugus pelarut. Umumnya zat warna dispersi menunjukan daya tahan luntur yang baik pada polyester dalam penggunaan yang normal, akan tetapi apabila di inginkan daya tahan luntur dengan menggunakan kain poliamid sebagai bahan penguji maka seleksi zat warna perlu di lakukan.

c) Daya tahan terhadap thermomigrasi

Daya tahan luntur dari celupan bahan polyester sering menurun karena adanya gabungan pengaruh panas dan sisa zat aktif permukaan yang terdapat pada serat. Zat aktif permukaan yang sering berpengaruh antara lain:

§ zat pembantu pencelupan non ionik

§ zat pelemas

§ zat anti statik

Fenomena termomigrasi ternyata bukan hanya terjadi karena pengaruh panas tetapi juga karena adanya penyimpanan yang lama dari bahan hasil celupan. Termomigrasi dapat menyebabkan penurunan:

a) Daya tahan gosok

b) Daya tahan luntur terhadap pencucian

c) Daya tahan luntur terhadap air

d) Daya tahan luntur terhadap keringat

e) Daya tahan luntur terhadap sinar

f) Daya tahan luntur terhadap Dry clean.


Daftar Pustaka


a) Hasil skripsi fakultas teknik, jurusan teknik kimia, Universitas Islam Syekh Yusuf Tangerang.

b) Diktat mata kuliah “Pencelupan” fakultas teknik, jurusan teknik kimia, Universitas Islam Syekh Yusuf Tangerang.

c) Diktat mata kuliah “Serat – serat Tekstil” fakultas teknik, jurusan teknik kimia, Universitas Islam Syekh Yusuf Tangerang.

d) Diktat mata kuliah “Pembuatan Serat” fakultas teknik, jurusan teknik kimia, Universitas Islam Syekh Yusuf Tangerang

e) Diktat Kimia Organik. SMK Negeri 3 Kimia Madiun.

f) Buku referensi Pencelupan dari Institut Teknologi Tekstil, Bandung.

g) Buku pelatihan pembuatan polimer spec. PTA dari PT. Polipet, Cilegon.

h) Nn. Isminingsih, S. Teks. Msc. Dkk. 1978/1979. “Pengantar Kimia Zat Warna”. Bandung : Institut Teknologi Tekstil

i) Wood, Kleinfelter. Keenan, dkk “ Kimia Untuk Universitas ”, Jakarta : Erlangga.

j) Ralph H. Petrucci, 1993 ; “ Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern”, Jakarta : Erlangga

k) Buku referensi Kimia Polimer.

l) www.chem.is.try.org

m) www.wikipedia.or.id

About these ads