LAPORAN PRAKTIKUMPENCELUPAN 1Pencelupan Serat Kapas Dengan Zat
Warna Direk
Nama Anggota: Febi Septiyane13020077 Nicky Ayeesha13020089 Endwi
Afnia Sari 13020097 Aulia Dafina 13020098Group: 2K4Tanggal
Praktikum: 30 Maret 2015Dosen/Asisten: M.Ichwan, AT., Ms. Eng Ir.
Elly K., B. Teks
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI TEKSTILBANDUNG20151. Maksud dan
Tujuan1.1. MaksudUntuk mengetahui bagaimana proses pencelupan pada
serat kapas dengan menggunakan zat warna direk.1.2. Tujuan Dapat
menegetahui pengaruh dari beberapa faktor yang dapat mempengaruhi
proses pencelupan yaitu diantaranya zat pembasah, Na2CO3, NaCl dan
vlot.
2. Teori Dasar2.1. Serat KapasKapas adalah salah satu jenis
serat tumbuh-tumbuhan yang banyak dipergunakan dalam industri
tekstil, baik sebagai 100 % serat kapas maupun sebagai campuran
serat lainnya. Sebagai bahan campuran serat kapas dapat memperbaiki
kekurangan dari serat lainnya seperti daya tahan panas dan daya
serat air, karena kedua sifat tersebut sangat baik pada serat
kapas. Serat kapas terutama terutama tersusun dari zat selulosa,
oleh karena itu sifat kimia dan fisika serat kapas tergantung pada
sifat kimia dan fisika selulosa.Zat-zat selain selulosa yang
terdapat dalam serat kapas harus dihilangkan. Cara menghilangkannya
itu adalah dengan cara pemasakan dalam larutan NaOH. Semua zat
kecuali pigmen dan selulosa akan hilang. Pigmen dihilangkan dengan
proses pengelantangan yang menggunakan zat oksidator seperti NaOCl,
CaOCl2 dan sebagainya. berikut adalah penampang serat kapas.
Melintang MembujurKomposisi kimia serat kapas mentah tercantum
dalam tabel dibawah ini.Komposisi Kimia Serat Kapas Mentah.Macam
Zat% terhadap berat kering
Selulosa94
Protein1,3
Pektat1,2
Lilin0,6
Abu1,2
Pigmen dan zat lainnya1,7
Kandungan air8
SelulosaSelulosa merupakan bagian pokok serat kapas, oleh karena
itu untuk mengetahui mekanisme pencelupan serat kapas dengan zat
warna direk diperlukan keterangan mengenai selulosa. Zat-zat selain
selulosa yang terdapat dalam serat kapas merupakan kotoran dan
harus dihilangkan karena akan mengganggu proses pencelupan.Kotoran
tersebut dapat dihilangkan dengan proses pemasakan dalam larutan
NaOH, semua kotoran kecuali pigmen dan selulosa akan hilang
sehingga persentase kotoran dalam serat kapas menjadi sangat kecil.
Pigmen dapat dihilangkan dengan proses pengelantangan yang
menggunakan oksidator seperti NaOCl, CaOCl2 dan sebagainya.a.
Struktur molekul selulosaSelulosa adalah sebuah polimer karbohidrat
yang mempunyai berat molekul yang tinggi, selulosa tersusun dari
monomer d-glukosa yang dihubungkan satu sama lain oleh suatu ikatan
1 4 glikosida, sehingga membentuk suatu rantai yang sangat panjang.
Derajat polimerisasi selulosa serat kapas kira-kira 10.000
sedangkan berat molekulnya kira-kira 1.580.000.Rumus empiris
selulosa yang asli adalah ( C6H12O6 ) n ( n 1 ) H2O. tetapi oleh
karena n merupakan bilangan yang sangat besar maka satu dapat
diabaikan terhadap n, sehingga rumus empiris selulosa dapat ditulis
menjadi ( C6H10O6 )n. Bagaimana ikatan antara unit-unit monomer
d-glukosa dapat terlihat dalam gambar dibawah ini.
b. Struktur fisika selulosaPolimer selulosa tersebut kemudian
bergabung satu sama lain oleh suatu ikatan hidrogen diantara
gugus-gugus hidroksil, sehingga membentuk zat yang besar yang
menyebabkan serat selulosa dapat terlihat oleh mata. Berdasarkan
penyelidikan dengan menggunakan sinar X oleh Meyer penggabungan
rantai-rantai molekul selulosa tersebut terdiri dari dua bentuk
yaitu :1. Bagian yang berbentuk KristalinBagian ini terdiri dari
gabungan rantai-rantai molekul yang tersusun secara teratur, yaitu
rantai-rantai molekul tersebut sejajar satu sama lain.2. Bagian
yang berbentuk Amorf.Terdiri dari gabungan rantai-rantai molekul
selulosa yang susunannya tidak beraturan. Bagian yang kristalin
tidak dapat dimasuki air atau pereaksi-pereaksikimia
lainnya,sedangkan bagian amorf dapat dimasukinya. Oleh karena itu
kecepatan pencelupan selulosa tergantung dari banyak sedu\ikitnya
selulosa tersebut, mengandung bagian yang amorf.Selulosa serat
kapas mengandung 70 80 % bagian yang kristalin dan sisanya yaitu 20
30 % merupakan bagian amorf. Sifat-sifat serat kapasa. Sifat Fisika
Serat kapas berwarna putih kekuning-kuningan Kekuatan serat kapas
cukup tinggi, kekuatan dalam keadaan basah lebih tinggi daripada
kekuatan dalam keadaan kering, sehingga sangat menguntungkan untuk
proses pencelupan, karena pada proses pencelupan akan ada
tarikan-tarikan pada kain kapas tersebut Mulur serat kapas 4 13 %
Dalam keadaan standart, serat kapas mengandung 7 8,5 % air terhadap
berat kering. Berat jenis serat kapas 1,5 1,56 Indeks bias sejajar
sumbu serat 1,58. Indeks bias melintang sumbu serat 1,53.b. Sifat
Kimia Serat kapas dapat teroksidasi membentuk oksiselulosa sehingga
kekuatan serat akan turun. Serat kaps akan terhidrolisa oleh asam
membentuk hidroselulosa. Degradasi serat kapas akan lebih cepat
didalam asam kuat dan pekat. Serat kapas tahan akan alkali, alkali
kuat dengan konsentrasi yang tinggi hanya akan menggelembungkan
serat. Oleh karena itu, alkali dipergunakan untuk proses
merserisasi. Dalam kondisi yang lembab dan temperatur yang hangat,
jamur dan bakteri akan menyerang serat kapas.2.2. Zat Warna
DirekZat warna direk adalah zat warna yang dapat mencelup selulosa
secara langsung tanpa bantuan suatu mordan.disebut juga zat warna
substantif karena dapat terserap baik oleh selulosa atau zat warna
garam karena dalam pencelupannya selalu harus ditmbah garam untuk
memperbesar penyerapan. Beberapa zat warna direk dapat mencelup
serat protein.Zat warna direk yang pertama dikenal adalah congo
red, ditemukan oleh Bottiger tahun 1884.1. Struktur Molekul Zat
Warna DirekStruktur molekul zat warna direk tersusun oleh tiga
unsur pokok yaitu :a. Gugus pembawa warna.Gugus pembawa warna
mempunyai sistim ikatan rangkap dan tunggal berselang seling secara
bergantian. Kebanyakan dalam zat warna direk berbentuk Azo seperti
mono azo,diazo, triazo dan tetra azo.b. Gugus yang mengadakan
ikatan hidrogen dengan seratMenurut F.L.Rose gugus ini terbagi
dalam dua bagian yaitu:1. Gugus yang mempunyai elektron Lonepair
dan berbentuk pemberi elektron.contoh : -N=N- , H-O- , NH2 , NHR.2.
Gugus yang mengandung hidrogen dan dapat mengadakan ikatan hidrogen
dengan serat. Gugus ini bertindak sebagai pemberi hidrogen.c. Gugus
PelarutIalah yang menyebabkan zat warna larut dalam suatu zat
pelarut tertentu, misalnya dalam air.contoh : SO3Na , COONa2.
Klasifikasi Zat Warna DirekZat warna direk dapat digolongkan
berdasarkan struktur molekulnya, namun penggolongannya yang lebih
umum adalah berdasarka cara pemakaiannya, sebagai berikut : Zat
Warna Direk Type AUkuran molekulnya kecil, Substantifitasnya kecil,
mudah rata, biasa dipakai pada suhu pencelupan 70oC, perlu
penambahan garam yang banyak dalam pencelupannya, tahan lunturnya
rendah. Zat Warna Direk Type BUkuran molekul agak besar,
subtantifitasnya sedang, kerataan sedang, suhu pencelupan 80oC,
perlu penambahan garam (tidak terlalu banyak ) dalam pencelupanya,
tahan lunturnya lebih baik dari type A Zat Warna Direk Type CUkuran
molekul zat warna lebih besar dari type B, subtantifitasnya besar,
sukar rata, suhu pencelupan diatas 90oC (Umumnya pada suhu
mendidih) dan tidak memerlukan penambahan garam, tahan lunturnya
lebih baik dari type B. Zat Warna Direk Type DGolongan D adalah zat
warna direk yang mengandung logam yang strukturnya lebih besar dan
tahan lunturnya palinga baik. Untuk golongan D dalam larutan
celupnya tidak boleh ditambahnyanzat pelunak air.2.3. Pengaruh
Penggunaan NaClZat warna direk sering disebut dengan nama zat warna
garam karena dalam pencelupan pada umumnya ditambahkan garam (NaCl)
untuk memperbesar penyerapanya, sehingga peran NaCl sangat penting
agar zat warna dalam proses pencelupan dapat terserap sempurna oleh
serat sehingga dapat meningkatkan kerataan warna pada serat. Hal
ini perlu diperhatikan karena selulosa dalam larutan mempunyai
muatan negatip pada permukaanya, sehingga anion zat warna direk
akan tertolak, elektrolit yang ditambahkan berfungsi untuk
mengurangi atau menghilangkan muatan negatip tersebut, hingga pada
jarak yang cukup dekat molekul-molekul zat warna akan tertarik
karena gaya-gaya van der waalls atau ikatan hidrogen yang telah
bekerja dengan baik. Mekanisme penetralan anion (muatan negatip)
antara serat dengan zat warna direk oleh NaCl dapat terjadi karena
NaCl dalam larutan akan terionisasi menjadi atom Na+ dan atom Cl-,
atom Na yang bermuatan positif akan bergabung dengan zat warna
direk yang bermuatan negatip sehingga muatan antara serat dan zat
warna menjadi berlainan, maka dalam kondisi ini kecenderungan untuk
berikatan semakin meningkat.
Namun apabila penambahan NaCl dalam proses pencelupan dilakukan
dengan berlebihan maka hasil akhir dari proses tersebut akan
menimbulkan warna yang tidak merata (belang) pada serat yang
dicelup, karena terjadi penumpukan muatan di ruas kanan
kesetimbangan reaksi zat warna, hal ini akan menyebabkan reaksi
semakin bergeser kekiri, sehingga akan terdapat molekul zat warna
yang tidak terionisasi dengan sempurna.
2.4. Ikatan Zat Warna Direk dengan SelulosaZat warna direk dalam
suhu tinggi akan membentuk ikatan hidrogen dengan gugus hidroksi
dari selulosa.AR1-N=N-AR2SO3Na Ikatan Hidrogien Sel-OHGambar ikatan
hidrogen antara zat warna direk dengan selulosa
Kekuatan ikatan hidrogen antara zat warna direk dengan serat
selulosa tidak terlalu kuat, dan mudah putus dalam suhu tinggi,
sehingga daya tahan luntur zat warna direk rendah terutama dalam
pencucian panas, selain membentuk ikatan hidrogen, ikatan antara
zat warna direk dengan serat juga ditunjang oleh ikatan dari gaya
van der waals, kekuatan ikatan dari gaya van der waals juga
relative sangat lemah dan akan meningkat apabila ukuran molekul zat
warna direk makin besar.Ketahanan terhadap pencucian hasil celupan
zat warna direk dapat diperbaiki melalui proses iring, dengan zat
pemiksasi kationik, dimana pada prinsipnya adalah memperbesar
ukruan molekul zat warna dalam serat sehingga zat warna akan lebih
sukar bermigrasi, akibatnya tahan luntur hasil celupan menjadi
lebih baik., karena zat-zat kation aktif akan bergabung dengan zat
warna direk yang bersifat anion membentuk molekul yang lebih
kompleks sehingga tahan cucinya menjadi lebih baik, tetapi tahan
sinarnya akan berkurang.
2.5. Teknologi PencelupanPencelupan adalah proses pemberian
warna yang merata pada suatu bahan dan keadaannya kurang lebih
permanen, dan sebagai bahan pewarna digunakan zat warna.Mekanisme
Pencelupan Menurut teori pencelupan, perpindahan zat warna dari
larutan ke dalam serat terjadi secara bertahap :1. Difusi zat warna
dalam larutanDidalam larutan zat warna direk berbentuk molekul
tunggal dan beragregat. Molekul-molekul ini dalam keadaan gerak dan
tidak mempunyai arah tertentu. Gerakan secara terarah akan terjadi
jika ada gaya penggeraknya. Gaya penggerak ini dapat disebabkan
karena adanya gradien konsentrasi dalam larutan atau perbedaan
pontensial elektro statik dibagian-bagian tertentu di dalam
larutan. Gerakan yang ditimbulkan oleh adanya perbedaan konsentrasi
tersebut disebut difusi.Difusi merupakan proses pemindahan dengan
adanya proses difusi maka akan terjadi proses pemindahan zat warna
dari bagian larutan yang berkonsentrasi tinggi kebagian yang
berkonsentrasi rendah. 2. Adsorpsi zat warna ke permukaan
seratserat dalam larutan cenderung bermuatan negatif, demikian pula
zat warna direk dalam larutan juga bermuatan negatif. Dengan
demikian akan terjadi gaya tlak menolak antara zat warna dengan
serat.Agar zat warna dapat menempel pada permukaan serat, maka zat
warna harus dapat melampaui beberapa rintangan, yaitu :a. Rintangan
muatan adalah rintangan yang dialami oleh butir zat warna direk
untuk melekat pada permukaan serat karena adanya gaya tolak menolak
antara butir zat warna dengan serat.b. Rintangan entropi adalah
rintangan yang dialami oleh butir zat warna direk untuk melekat
pada permukaan serat karena pengarahan molekul zat warna kurang.
Posisi butir zat warna direk dipermukaan serat harus sejajar dengan
sumbu serat.3. Difusi zat warna ke dalam seratAdsorpsi zat warna
pada permukaan serat menyebabkan konsentrasi dipermukaan serat
menjadi tinggi, sedangkan di dalam serat konsentrasi mula-mula
adalah nol. Apabila butir-butir zat warna tersebut mempunyai energi
untuk masuk ke dalam serat maka akan terjadi proses pemindahan zat
warna dari permukaan serat ke dalam serat.Mula-mula butir zat warna
dalam bentuk molekul tunggal atau agregat kecil masuk ke dalam
serat melalui daerah amorf. Dengan bantuan panas serta
mengembangnya kapas, maka butir-butir zat warna akan masuk lebih
cepat dan bermigrasi ke bagian kristalin lewat antar molekul
selulosa.4. Ikatan zat warna dengan seratSetelah berada dalam
serat, kemudian zat warna tersebut mengadakan ikatan hidrogen
dengan serat. Ikatan hidrogen terjadi antara gugus-gugus yang
bertindak sebagai pembri elektron atau gugus-gugus yang mengandung
hidrogen dan dapat mengadakan ikatan hidrogen dalam zat warna
dengan gugus-gugus hidroksil didalam serat.
Ikatan hidrogen antara serat dengan zat warna terjadi dalam dua
bentuk, yaitu :a. Bentuk ikatan anatara gugus hidroksil serat
dengan gugus pemberi elektron dalam zat warna. Dalam hal ini gugus
hidroksil serat akan bertindak sebagai pemberi hidrogen.b. Bentuk
ikatan antara gugus hidroksil serat dengan gugus yang mengandung
hidrogen dan dapat mengadakan ikatan hidrogen yang terdapat pada
warna. Dalam hal ini unsur oksigen dari gugus hidroksil serat akan
bertindak sebagai pemberi elektron dan gugus zat warna sebagai
pemberi hidrogen.
Disamping ikatan hidrogen, dapat pula terjadi ikatan Van der
Waals . Ikatan Van der Waals antara selulosa dengan zat warna telah
diteliti oleh deal, yaitu karena adanya ikatan rangkap yang
berkonyugasi dimana ujung dari ikatan rangkap yang berkonyugasi
saling tarik menarik dengan gugus hidroksil selulosa. 3.
Percobaan3.1. Variasi ResepProses pencelupan Resep1234
Zat Warna Direk (%owf)1
Pembasah (mL/L)-111
Na2CO3 (g/L)-0,50,50,5
NaCl(g/L)--30300
Vlot (1:x)1:301:301:301:20
Suhu (C)90
Waktu (menit)30
Proses PencucianSabun (g/L)1
Na2CO3 (g/L)1
Vlot (1:x)1:20
Suhu (C)60
Waktu (menit)10
3.2. Diagram Alir
3.3. Skema Proses
30C90C20701090
3.4. Fungsi Zat NaCl, berfungsi untuk mendorong penyerapan zat
warna. Na2CO3, berfungsi untuk memperbaiki pelarutan zat warna.
Pembasah, berfungsi untuk meratakan dan mempercepat proses
pembasahan kain. Bila diperlukan proses iring, zat pembantu yang
digunakan adalah zat pemiksasi kationik yang digunakan untuk
memperbaiki ketahanan luntur hasil celup zat warna dan asam asetat
untuk memperbaiki kelarutan zat pemiksasi kationik agar proses
iringnya merata.
3.5. Perhitungan ZatPerhitungan ZatProses
pencelupanResep12345
Berat Bahan (gram)3,904,084,754,544,00
Vlot (1:30)117122,4142,590,8120
Zat Warna Direk (gram)0,0390,040,0470,0450,04
Pembasah (mL)-0,120,140,090,12
Na2CO3 (gram)-0,06 0,0710,045-
NaCl (gram)--4,2752,7243,6
Proses PencucianResep12345
Berat Bahan (gram)
2,272,00
Vlot (1:20)3940,0847,545,440
Sabun (g/L)0,0390,040,0470,0450,04
Na2CO3 (g/L)0,0390,040,0470,0450,04
Proses IringResep 12345
Berat Bahan (gram)2,272,00
Vlot (1:20)3940,0847,545,440
Zat Fixing Agent (mL/L)0,0780,080,0940,090,08
CH3COOH (mL/L)0,0390,040,0470,0450,04
3.6. Prosedur Kerja Siapkan alat dan bahan Buatlah larutan celup
dengan membuat terlebih dahuli larutan induk dari zat warna direk
Setelah itu tambahkan air dan zat pembantu, aduk hingga larutan
homogen Kemudian masukan bahan ke dalam larutan dan panaskan sesuai
dengan skema proses Setelah di celup lakukan proses iring pada
sebagian bahan. Kemudian cuci bahan dan keringkan Lakukanlah
evaluasi pada bahan3.7. Data PercobaanCuci + IringCuci
Kain dengan resep 1
Kain dengan resep 2
Kain dengan resep 3
Kain dengan resep 5Kain dengan resep 4
Hasil Pengamatan dan EvaluasiResepKetuaan WarnaTahan Luntur
1Sangat MudaJelek
2Sedikit Tua Cukup
3TuaBaik
4Sangat TuaSangat Baik
5 MudaKurang Baik
4. DiskusiPada proses pencelupan kain kapas dengan zat warna
direk ini, dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor yang akan
mempengaruhi proses pencelupan adalah zat pembantu yang digunakan,
seperti zat pembasah, Na2Co3, dan NaCl. Faktor lain yang akan
mempengaruhi proses pencelupan adalah vlot. Pada pencelupan ini
dilakukan dalam beberapa variasi resep sehingga dapat diketahui
pengaruh dari beberapa faktor tersebut terhadap hasil pencelupan.
Berikut ini adalah perbandingan dari beberapa resep yang digunakan:
Perbandingan Resep 1 & 2Pada resep 1, kain dicelup tanpa
menggunakan zat pembantu seperti zat pembasah Na2CO3, dan NaCl.
Sedangkan pada resep 2 menggunakan zat pembasah dan Na2CO3. Dari
perbadaan tersebut dapat dilihat bahwa kain dengan resep 1 memilki
warna yang lebih muda dari pada kain dengan 2. Hal ini dikarenakan
Na2CO3 berperan sebagai gugus pelarut yang akan memperbaiki
kelarutan zat warna dan zat pembasah berperan untuk meratakan dan
mempercepat proses pembasahan pada kain sehingga pada resep 2
kelarutannya lebih baik dan proses penyerapan zat warna ke dalam
kain lebih cepat dan merata dibandingkan resep 1. Perbandingan
Resep 2 & 3Pada resep 2 & 3 yang membedakan adalah pada
penggunaan NaCl sehingga warna kain pada resep 3 yang memakai NaCl
lebih tua dibandingkan resep 2. Dimana pada proses absorbsi zat
warna dan kain yang memilki ion yang sama akan saling tolak
menolak, oleh karena itu digunakan NaCl yang dapat mengurangi
keelektronegatifan pada kain . NaCl juga mempunyai kelarutan yang
lebih tinggi sehingga zat warna tidak terlarut melainkan terdorong
masuk ke dalam kain. Oleh karena itu kerataannya pun lebih baik
dari pada resep 2. Perbandingan Resep 3 & 4Pada resep 3 & 4
yang membedakan adalah pada penggunaan vlot yang juga berpengaruh
terhadap ketuaan warna. Dapat dilihat dari kain dengan resep 4 yang
memiliki vlot yang lebih kecil menghasilkan ketuaan warna yang
lebih tinggi dari pada kain dengan resep 3. Dengan perbandingan
vlot yang lebih kecil akan menghasilkan warna yang lebih tua karena
zat warna yang terbuang atau hilang hanya sedikit. Perbandingan
Resep 1 & 5Pada resep 1 dan 5 yang membedakannya adalah
penggunaan Na2CO3 yang berfungsi untuk memperbaiki kelarutan zat
warna. Dimana ion Na+ akan ditarik oleh ion OH- sehingga zat warna
mudah larut dan juga memberikan suasana alkali pada larutan yang
akan mengurangi kesadahan air yang dipakai. Karena kelarutannya
yang lebih tinggi hasil pada resep 5 memilki warna yang lebih tua
dibandingkan resep 1.
Setelah proses pencelupan kain yang digunakan dibagi menjadi 2
bagian. Untuk bagian pertama hanya dilakukan pencucian dengan sabun
saja, sedangakan bagian yang lain terlebih dahulu melalui proses
iring sebelum di lakukan pencucian. Jika dibandingkan hasil dari
kedua kain tersebut ternyata pada kain yang melalui proses iring
memiliki ketahanan terhadap pencucian yang lebih baik dibandingkan
dengan kain yang hanya dicuci saja dikarenakan proses iring dapat
memperbesar molekul zat warna dalam serat sehingga zat warna akan
lebih sukar bermigrasi.
5. KesimpulanPada proses pencelupan kain kapan dengan zat warna
direk dapat disimpulkan bahwa kain dengan menggunakan resep 4
memilki ketuan warna dan kerataan yang paling baik
Daftar Pustaka
Djufri, Rasjid. M.Sc.dkk. 1976. Teknologi Pengelantangan,
Pencelupan, dan Pencapan. Bandung: Institut Teknologi
BandungKaryana, Dede, S.Teks,M.Si dan Ir. Elly K. Bk. Teks. 2005.
Bahan Ajar Praktikum Pencelupan I. Bandung: STTT
BandungSoeprijono,p.,et al.,serat-serat tekstil,textbook
ITT,1973
