PROSES PEMANTAPAN (HEAT SETTING)

                               BAHAN KULIAH PKT  1,                                

JURUSAN  TEKNIK KIMIA,  

DOSEN PENGAMPU : Ir. AGUS TAUFIQ, M.Sc.

PROSES PEMANTAPAN (HEAT SETTING)

Heat setting merupakan proses yang dilakukan pada serat-serat sintetik yang bertujuan untuk memperbaiki stabilitas dimensinya. Serat-serat sintetik bersifat termo plastik, yaitu serat tersebut akan melunak pada suhu mendekati titik lelehnya yaitu suhu transisi kedua serat tercapai. Pada suhu ini akan terjadi pergerakan rantai melekul serat sehingga rantai molekul yang semula dalam keadaan tegang menjadi kendur, karena banyak ikatan hydrogen yang terputus membentuk struktur rantai baru. Besarnya pengenduran dan perubahan struktur tersebut tergantung dari suhu dan lamanya waktu pemantapan panas, serat tegangan yang diberikan. Setelah didinginkan, ikatan hydrogen akan terbentuk kembali sehingga bentuk struktur yang baru ini akan stabil pada proses selanjutnya selama tidak dilakukan proses pemanasan yang melebihi suhu pemantapan panasnya.

Proses pemantapan panas dapat dilakukan pada benang, kain tenun maupun kain rajut. Pemantapan panas pada benang dilakukan pada rol-rol panas, kain tenun dan rajut datar mengunakan mesin stenter, sedangkan kain rajut bundar pada mesin beugel.

Seperti kita ketahui bahwa untuk kain/bahan yang dibuat dari serat-serat sintetik, sebelum diproses heat setting akan mengalalmi pemengkeretan jika dikerjakan proses-proses lanjut yang menggunakan/disertai dengan pemanasan. Begitu juga halnya jika kain tersebut dicuci atau diproses dengan air panas akan mengalami kusut (permukaan berkerut seperti bekas bekas lipatan). Bahan/kain tersebut setelah diseterikan maka akan halus dan licin, tetapi ukuran yang telah berubah akibat proses-proses tersebut tidak akan kembali ke keadaan/ukura semula.

Semakin tinggi suhu proses lanjutan pada kain trersebut maka makin besar pula mengkeretnya, hal ini dikarenakan kain tersebut tidak/belum mempunyai sifat kestabilan dimensi. Untuk memperloeh sifat kestabilan dimensi tersebut perlu dilakukan proses pemantapan (heat setting)

Pemantapan Panas dapat dilakukan dengan tiga cara :

1. Pemantapan panas awal (pre-setting), pemantapan pada bahan yang masih mentah/grey. Tujuan dari pre-setting ini adalah untuk menstabilkan dimensi bahan tekstil yang terbuat dari serat polyester agar tidak berubah pada proses selanjutnya

2. Pemantapan panas antara (intermediate setting) bahan dimantapkan setelah pemasakan. (scouring)

3. Pemantpan panas akhir (pos/ final setting)bahan dimantapan setelah proses pencelupan ataupun pencapan.

Bahan yang telah diproses heat setting maka selain akan memperoleh kestabilan dimensi, juga tidak mengkeret (kalaupun terjadi mengkeret sangat kecil) serta tahan kusut dan mudah licin/halus seperti semula ketika bahan diseterika setelah mengalami pencucian

Secara umum mekanisme dari proses heat setting dapat dijelaskan mengalami dua tingkatan peristiwa yaitu pemantapan kain sampai suhu tertentu mendekati titik leleh bahan/seratnya, pada kondisi ini distribusi molekul serat yang belum sejajar/teratur akan tertarik dan tersusun sejajar satu dengan lainnya, kemudian dilakukan pendinginan secara segera sehingga tercapai kestabilan dimensinya.

Ketahanan kusut , kestabilan bentuk dan sifat pegangan kain tergantung pada proses pemantapan yang dilakukan pada bahan. Pada umumnya kain tenun dikerjakan pada suhu 200 – 210 ⁰C selama 30 detik di mesin stenter. Untuk bahan tekstur , umumnya suhu pemantapan dilakukan pada 20 – 30 ⁰C dibawah suhu pembentukan tekstur.

Jika suhunya terlampaui, bahan akan kehilangan sifat berisi dan kenyal akibat pemuaian serat yang terjadi karena benang menjadi rata kembali dan pegangan kain menjadi lebih kasar. Bahan tekstur dimantapkan pada suhu 150 – 180 ⁰C selama 60 – 80 detik di mesin stenter.

Contoh Proses Pemantapan (heat setting) pada bahan Poliester

Sebelum membahas prose pemantapan (heat setting) pada kain Poliester, ada baiknya kita mengetahui terlebih dahulu tentang Polester dan sifat-sifatnya

Poliester

Serat poliester merupakan suatu polimer yang mengandung gugus ester dan memiliki keteraturan struktur rantai yang menyebabkan rantai-rantai mampu saling berdekatan,sehingga gaya antar rantai polimer poliester dapat bekerja membentuk struktur yang teratur. Poliester merupakan serat sintetik yang bersifat hidrofob karena terjadi ikatan hidrogen antara gugus  OH dan gugus  COOH dalam molekul tersebut. Oleh karena itu serat polierter sulit didekati air atau zat warna.Serat ini dibuat dari asam tereftalat dan etilena glikol.

nHOOC- -COOH + nHO(CH2)2OH                HO - -OC- -COO(CH2)2  n H + 2(n -1) H2O

Asam tereftalat           Etilena glikol                                                Poliester

Gambar 2.1 Reaksi pembentukan polyester,,

Untuk dapat mendekatkan air terhadap serat yang hidrofob,maka kekuatan ikatan hidrogen dalam serat perlu dikurangi.Kenaikan suhu dapat memperbesar fibrasi molekul,akibatnya ikatan hidrogen dalam serat akan lemah dan air dapat mendekati serat.Disamping sifat hidrofob,faktor lain yang menyulitkan pencelupan ialah kerapatan serat poliester yang tinggi sekali sehingga sulit untuk dimasuki oleh molekul zat warna.Derajat kerapatan ini alan berkurang dengan adanya kenaikan suhu karena fibrasinya bertambah dan akibatnya ruang antar molekul makin besar pula dan molekul zat warna akan masuk dalam ruang antar molekul .

Sifat fisika

1. Elektrostatik

Serat poliester sangat menimbulkan elektrstatik selama proses.Selain itu kain poliester bila bersentuhan dengan kulit akan menyebabkan timbulnya listrik statis.Oleh karena itu perlu ditambahkan sifat anti statik pada serat poliester

2. Berat jenis

Serat poliester memiliki berat jenis 1,38 g/cm3.

3. Morfologi

Serat poliester berbentuk silinder dengan penampang melintang bulat.

4.Kandungan air

Serat sintetik pada umumnya memiliki kandungan air yang rendah yaitu antara 0-3 % .Serat poliester sendiri memiliki kandungan air 0,4 %

5. Derajat kristalinitas

Derajat kristalinitas adalah faktor penting untuk serat poliester,karena derajat kristalinitas serat sangat berpengaruh pada serap zat warna ,mulur, kekeuatan tarik,stabilitas dimensi, serta sifat-sifat lainya.

6. Pengaruh panas

Serat poliester tahanh terhadap panas sampaipada suhu 220 ^oC, diatas suhu ini  akan mempengaruhi kekuatan, mulur, dan warnanya menjadi kekuningan. Suhu 230-240 ^oC menyebabkan poliester melunak, suhu 260 ^oC menyebabkan poliester meleleh.

7. Sifat Elastis

Poliester memiliki sifat elastisitas yang baik dan ketahanan kusut yang baik.

SifatKimia

Poliester tahan asam lemah meskipun pada suhu mendidih, dan tahan asam kuat dingin. Polieater tahan basa lemah tapi kurang tahan basa kuat. Poliester tahan zat oksidator, alkohol, keton, sabun, dan zat-zat untuk pencucian kering. Polieater larut dalam metakresol panas, asam trifouro asetat-orto-cloro fonol.

Proses Pemantapan pada Kain Poliester

Heat setting pada kain poliester dilakukan dengan mesin stenter (dengan udara panas) pada suhu 190 – 210 ^oC, selama waktu 20 – 30 detik. Pada suhu dan waktu tersebut pemantapan kain dari poliester akan efektif.

Kelebihan pemantapan pada bahan poliester ini, prosesnya dapat dilakukan sebelum proses pewarnaan (pencelupan) maupun setelah proses pencelupan.

Jika proses heat setting dilakukan sebelum proses pencelupan, maka bahan/kain dicuci terlebih dahulu, kemudian dikeringkan, baru kemudian dilakukan proses heat setting. Pada proses pencelupan bahan poliester cara termosol pemantapan (heat setting) nya dapat dilakukan secara bersama-sama pada saat berlangsungnya proses fixasi zat warna yaitu pada unit termosol.

Selain pemantapan panas dilakukan dengan udara panas, polester juga dapat dimantapkan dengan uap air panas seperti dilakukan pada serat poliamida.

Untuk kain dari serat Poliamida, pemantapan dilakukan dengan air panas dan cara ini dapat dilakukan bersama-sama dengan proses pencelupan atau juga proses pemutihan optik, kondisi pengerjaannya pada suhu 125 – 135 ^oC, selama 20 – 30 menit.

Jika dilakukan dengan uap air panas kondisi pengerjaan pada suhu 130 – 132 ^oC  pada tekanan 1,8 – 2 atm selama 20 – 30 menit, kemudian dilakukan pendinginan pada suhu 60 ^oC selama 5 menit.

Jika kain dari serat Poliamida dilakukan pemantapan panas dengan uap air sangat panas yaitu pada suhu di atas 190 ^oC misalnya pada kain nylon 6 atau nylon 66, selama 10 – 15 menit kemungkinan bisa berakibat hasil prosesnya tidak memuaskan yaitu timbul kekuningan pada kain.

Tetapi kain dari serat Poliamida ini dapat dimantapkan dengan udara panas seperti pada kain dari serat Poliester dengan suhu yang leh rendah yaitu 150 – 170 ^oC selama 15 – 30 detik untuk nylon 6 dan suhu 160 – 180 ^oC selama 15 – 20 detik untuk nylon 66.

Untuk kain dari serat Poliakrilat,pemantapan dilakukan dengan udara panas pada suhu 170 – 190 ^oC selama 15 – 60 detik, tapi hasilnya kurang bagus. Pemantapan dengan air panas dan uap air panas akan menyebabkan mengkeret yang nyata (permanen) pada serat, dan mengkeretnya kemungkinan lebih besar dari pada pengerjaan pemantapan dengan air panas, akibat lainnya yaigtu sifat pegangan bahan menjadi lebih kasar.

Pemantapan panas kain juga dapat dilakukan terhadap kain campuran, misalnya pada campuran serat Poliester – Sellulosa; campuran Poliester – Poliamida; campuran Poliester – Poliakrilat serta campuran Poliester – Wol, dengan kondisi pengerjaan seperti terlihat pada tabel berikut :

Campuran Serat	Media Panas	Suhu         ( oC)	Waktu	Mesin	Keterangan
Poliester – Selulosa	Udara Panas	190 – 210	20-40 detik	Stenter	Selulosa 30%
Poliester – Nylon 6	Udara Panas	192 – 195	20 detik	Stenter	–
Poliester – Nylon 66	Udara Panas	Hampir 210	20 detik	Stenter	–
Poliester – Poliakrilat	Udara Panas	190 – 200	30 detik	Stenter	Sebelum Pencelupan
	Udara Panas	150 – 165	30 detik	Stenter	Jika kain dari benang tekstur
	Udara Panas	180	30 detik	Stenter	Jika mengandung Cuortelle, Malo atau Anilene
	Udara Panas	135	5 menit	Stenter	Jika mengandung Cuortelle, Malo atau Anilene
Poliester – Wol	Udara Panas	180 – 195	30 detik	Stenter	Sebelum Pencelupan

      

Proses merserisasi (Mercerizing)

Definisi

Merserisaisi dapat didefinisikan sebagai pengolahan kapas dengan larutan 25% NaOH sehingga kapas itu menyusut dan menjadi lebih berat, kuat, dan tebal, serta mudah diberi warna (memiliki daya serap yang tinggi)

Tujuan Proses

Proses merserisasi secara umum yaitu : menambah daya serap terhadap zat warna; menambah kilap (kain); menambah sifat pegangan yang lembut (soft); menambah kerataan dan kestabilan (kain), dan menambah kekuatan.

Merserisas dilakukan tidak hanya untuk kain dari bahan serat kapas saja, tetapi kain rayon walaupun telah memiliki efek kilau yang baik dibandingkan dengan serat lainnya masih dipandang perlu untuk dimerser, karena ada beberapa proses lanjut untuk se3rat rayon yang dapat menurunkan daya kilau dari serat rayon.

Merswrisasi juga dapat dilakukan untuk serat campuran (misalnya campuran serat kapas dan rayon), pada merserisasi campuran serat kapas dan rayon harus mempertimbangkan serat rayon agar janang sampai rusak, karena daya tahan serat rayon terhadap larutan merserisasi (menggunakan kostik soda – NaOH) yang lebih rendah daripada serat kapas.

Selain campuran serat kapas – rayon, maka campuran serat polyester – kapas dan polyester – rayon juga dilakukan merserisasi untuk meningkatkan sifat serat kapas atau rayonnya tanpa mengurangi sifat poliesternya.

Proses merserisasi dapat dilakukan sebelum maupun sesudah pengelantangan. Merserisasi yang dilakukan sesudah proses pemasakan (scouring) tetapi belum diproses pengelantangan akan memberi efek sifat pegangan yang lebih lunak (soft) dibandingkan dengan yang  dilakkan sesudah pengelantangan.

Untuk kain yang mempunyai kekuatan tarik rrendah, sebaiknya dikerjakan proses merserisasi sebelum dimasak, sehingga dapat diperoleh penambahan kekuatan secepat mungkin, hal ini dilakukan untuk menghindari kerusakan kain pada proses lanjutnya. Selain itu proses pemasakan (scouring)nya digunakan alkali dengan konsentrasi yang lebih rendah (untuk efisiensi).

Merserisasi tidak hanya dilakukan dalam bentuk kain saja, tetapi juga dapat dilakukan dalam bentuk benang. Biasanya untuk merserisasi kain,sebelum proses merserisasi terlebih dahulu dilakukan proses pembakaran bulu (singeing) agar hasilnya lebih baik.

Faktor-faktor Merserisasi

Hasil proses merserisasi dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain :

1.      Zat-zat yang digunakan

Untuk kain kapas gunakan NaOH 30 – 36 ⁰Be, atau konsentraasi 25% sedangkan untuk kain rayon gunakan larutan Kalium Hidroksida (KOH) 32 ⁰Be. (perhatian : rayon tidak tahan terhadap NaOH). Kadang-kadang dalam pembuatan resep merserisasi juga ditambahkan zat pembantu seperti : pembasah, garam natrium atau kalium chloride dan sulfat.

2.     Suhu pengerjaan

Pengerjaan proses merserisasi dilakukan pada suhu 20 ⁰C (Perhatian : di atas 30 ⁰C NaOH dapat merusak serat sellulosa). Suhu pengerjaan harus dijaga konstan/tetap, dan dihindari panas yang terjadi/timbul selama proses merserisasi berlangsung.

3.     Lama pengerjaan

Waktu pengerjaan singkat saja sekitar 40 detik, karena pengerjaan lebih lama lagi tidak akan efektif memberi hasil yang lebih baik.

4.     Tegangan

Pemberian dilakukan pada waktu penyerapan larutan kostik soda dan pada waktu pencucian sedang berjalan atau bisa juga dilakukan setelah penyerapan larutan kostik soda tetapi sebelum pencucian dilakukan. Pemberian tegangan ini disesuaikan dengan prinsip dapat mengembalikan bahan agar sama dengan panjang semula. (perlu diperhatikan : bahwa pemberian tegangan setelah pencucian berlangsung tidak akan memberikan efek kilau yang baik dan penambahan panjang yang diperoleh akan mengkeret kembali dalm proses pencucian. 

5.     Kualitas bahan yang dimerser

Semakin baik kualitas bahan yang dimerser, akan memberikan hasil merserisasi yang baik.

6.     Anyaman bahan/kain

Anyaman pada bahan yang dimerser juga menentukan hasil merserisasi, misalnya anyaman satin  dan anyaman keper karena mempunyai efek benang yang banyak pada permukaan bahan/kain, maka akan memberikan efek merserisasi yang baik (khususnya dalam menambah kilapnya).

Note :

Pada proses merserisasi menggunakan Na OH perlu diperhatikan bahwa pada konsentrasi 18 % larutan kostik soda sudah terjadi Swelling (penggelembungan serat (sellulosa) dengan porsi terbesar. Namun demikian karena sifat penyerapan serat (kapas) dalam kostik soda lebih baik pada konsentrasi yang lebih  tinggi, maka proses merserisasi secara komersial biasa dilakukan menggunakan konsentrasi 25 % kostik soda