Prosiding Pertemuall limiah limu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99
-
Serpong, 19 20 Oktober 1999
ISSN 1411-2213
POLIVINIL ASETAT DAN POLIVINIL ALKOHOL SEBAGAI PENGUA T BAHAN PEKA CAHAYA AMONIUM BIKROMA T PADA KASA POLIESTER Santoso Sastrosoeparno Balai Besar Litbang Industri Tekstil JI. AYani 390 Bandung 40281 E-mail:
[email protected]
ABSTRAK POLIVINIL ASETA T DAN POLIVINIL ALKOHOL [,EBAGAI PENGUA T BAHAN PEKA CAHA YA AMONIUM BIKROMA T P ADA KASA POLIESTER. Lapisan peka cahaya digunakan dalam pembuatan motif pacta kasa pencapan bahan tekstil. Pasta emulsi bahan peka cahaya biasanya dibuat dari gelatin clan senyawa bikromat ditambah lak untuk penguat motif. Namun bahan peka cahaya konventional ini tidak berumur panjang hila dipakai untuk produksi pencapan secara masal, karena lapisan lak menjadikan kasa pencapan sangat kaku clan menurunkan kekuatan sobek, sehingga efisiensi pencapan rendah. Untuk mengatasi kondisi yang kurang menguntungkan tersebut, perlu diusahakan penggunaan lapisan peka cahaya yang tidak kaku clan lebih kuat. Dalam penelitian ini emulsi bahan peka cahaya dibuat darisenyawa bikromat dengan campuran polivinil asetat (PV Ac) clan prepolimer vinil alkohol (VA) sebagai penguat motif, dengan variasi komposisi campuran dari 100 gli VA tanpa PV Ac, sampai dengan 50 g/l V A clan 50 gli PV Ac, dengan selang 10 g/l. Setelah pembuatan emulsi peka cahaya, kemudian dilakukan urutan proses berikut : pelapisan pacta kasa poliester, pengeringan, afdruk (penyinaran) film negatif dari motif pacta kasa, pembangkitan motif, pemanas awetan untuk polimerisasi VA menjadi polivinil alkohol (PV A), clan pengeringan untuk menjadi kasa siap pakai. Kasa dengan lapisan peka cahaya kemudian diuji terhadap kekakuan, kekuatan tarik clan kekuatan sobek, serta membandingkan hasilnya terhadap bahan peka cahayakonventional clan bahan import. Dari pengujian-pengujian tersebut, disimpulkan bahwa lapisan peka cahaya dengan senyawa bikromat clan campuran 80gll VA clan 20 gli PV Ac, telah memberikan hasil terbaik dibanding dengankomposisi campuranlainnya.Campuranbahan tersebutjuga menghasilkanlapisanpeka cahayayang lebih lemas(kekakuan lebih rendah), dengan kekuatan tarik yang lebih rendah clan kekuatan sobek lebih tinggi dibandingkan bahan campuran konventional clan bahan import.
ABSTRACT POLIVINIL
ACETATE
AND POLIVINIL
ALCOHOL
AS AMONIUM
BICHROMAT
PHOTO
EMULSION
SUPPORTING COMPOUND ON POLIESTER SCREEN PRINTING. Photosensitive coating was applied on screen material in preparing design for textile printing. The photosensitive emulsion was generally contained of gelatine and bechromate compound with additional of lacquer for design enforcement. However, this conventional coating material did not last long for mass printing production, as the lacquer in the screen printing become very "tiff, decreasing its tearing strength, and reducing the printing efficiency. In order to overcome this defficiency, it is nedessary to use photosensitive film with less stiffer but stronger enforced material. In this research activity, photosensitive emulsion was prepared from bechromate compound, enforced by polyvinil acetate (PV Ac) and prepolymer vinyl alcohol (VA) in various mixtures from 100 gli V A without PV Ac to 50 gli VA and 50 gli PV Ac, with 10 g/l range. After preparation of photosensitive emulsion, it was then subjected to various process sequence: coating on polyester screen, drying, light exposure through screen design, developing of design, curing for polymerization of VA into polyvinyl alcohol (PV A), and drying to be ready for screen printing. The coated screen was then eveluated to its chenges in stiffness, breaking and tearing strength, as well as comparing those results to the conventional photosensitive and the imported ones. From the verification, it is concluded that the photosensitive coating of be chromate compound with mixture of 80 gli VA and 30 g/l PV Ac, has produced the best result compared to the other mixture. It has also exhibited photosensitive coating with less stiffness and lower breaking strength, but higher tearing strength, compared to the conventional and imported ones.
Kala kunci : Bahan peka cahaya, Penguat Motif, Kekuatan sobek
PENDAHULUAN Pasta peka cahaya digunakan sebagai pelapis pada permukaan kasa, untuk membuat motif, pada proses pencapan tekstil. Motif yang dibuat sesuai dengan desain yang telah ditentukan. Ada duajenis desain dalam industri tekstil yaitu desain struktur clan desain
permukaan. Desain struktur umurnnya dikembangkan dalam menentukan rancangan pembuatan kain, sedangkan desain permukaan lebih mudah dikembangkan dalam proses pewamaan, baik proses pewamaan dengan cara pencelupan maupun dengan cara pencapan(1-5].Dengansemakinbanyaknyaindustri 61
~/ Polivinil Asetat dun Polivinil Alkohol sebagai Penguat Bahan Peka Cahaya Amonium Bikromat pada Kasa Poliester
tekstil yang bergerak dalam bidang pencapan, maka kebutuhan pasta peka cahaya juga sang,at banyak, sedangkan saat ini untuk memenuhi kebutuhan tersebut masih didatangkan daTinegara lain (impor). Proses pencapan melipu~ibeberapa sub kegiatan, yaitu proses persiapan kain, proses pencarian wama, proses persiapan pasta cap, proses persiapan kasa cap, proses persiapan mesin cap, proses pencapan, proses fiksasi wama, proses pencucian, proses penyempumaan clan sebagainya, satu dengan yang lainnya saling berhubungan clanmemiliki ketergantungan yang kuat. Dari sekianbanyak sub kegiatan dalam prosespencapan, yang berhubungan erat dengan penggunaan emulsi peka cahaya adal~h sub kegiatan persiapan kasa cap. Untuk mempersiapkan kasa cap sesuai dengan desain yang diingink'anada beberapa urutan pengerjaan yang barns dilakukan, salah satunya adalah proses pelapisan pasta peka cahaya pada permukaan kasa. Syarat emulsi peka , cahaya yang baik diantaranya adalah tidak mudah lepas atau kuat daya lekatnya'pada kasa, tahan gosokan, tidak merusak kasa, mudah dalam pemakaiannya, tidak ,
mengganggulingkungan,clansebagainya. Pasta peka cahaya mutlak ada dalam proses persiapan kasa cap, karena tanpa lapis peka cahaya pembentukan motif pada kasa cap tidak mungkin terlaksana.Pastapeka cahaya bisa dibuatdaTibermacammacam bahan, yang umum dipakai adalah jenis krom gelatin [3-6]. Pasta peka cahaya jenis khrom gelatin mempunyai kekurangan diantaranya adalah daya lekatnya pada kasa kurang baik. Sehingga dalam pemakaiannya sering mengalami banyak hambatan, diantaranya lepasnya lapisanmotif daTipermukaankasa. Dari unsur kekurangan inilah timbul keinginan untuk membuat lapis peka cahaya yang lebih baik, dengan mempergunakan bahan prepolimer atau prekondensat. Dalam penelitian ini dipakai polivinil asetat sebagaipolimer PVAc rlicampurdenganprepolimervinil alkohol (VA) yang diharapkan bisa berpolimerisasi dengan sempurna pada saat pengeringan (pemanas awetan) setelah pelapisan pada permukaan kasa. Reaksi polimerisasi yang sempuma daTipolivinil alkohol yang tercampurdengan polivinil asetat pada permukaankasa kemungkinan akan memperbaiki kekuatan lekat larutan peka cahaya pada permukaan kasa, sehingga diharapkan lapispekacahayayangterbuatdaTipolimerpolivinilasetat clanpolivinilalkoholakan lebihbaikdaTilapispekacahaya jenis krom gelatin (konvensional).
PERCOBAAN Bahan: Polivinil asetat. Polivinil asetat termasuk dalam jenis polimer termoplastis, Biasa digunakan dalam pembuatanperekat,cat clanfilm.Rumusmolekulpolivinil asetat adalah sebagai berikut [6]:
l
I ,I~- rIl.
' I
ICHJCOOlI -' In '
Polivinil asetat diperdagangkan dalam bentuk larutan kental, tidak berwama, tidak berbau, transparan, mempunyaiberatjenis 1,19(150C).denganmerekdagang ApretanEM,buatanHOECST. Bisadipakaidalamproses penyempumaan tekstil. Vinil alkohol: Vinil alkohol adalah prepolimer yang terbuat daTiasetilena clanasam asetat yang biasa diproduksimenjadipoli (vinil alkohol) atau PVA dengan rumus molekul sebagai berikut [6]: rTn l I'
II
I I
1 R' 00
--I- C -c-
~
R I
J-.
c=c
'I m H
n I R" OR
Vinil alkohol umumnya berbentuk bubuk putih, mudah larutdalam airmerupakan larutan yang tembus pandang, dengan wama putih sampai krem. VA banyak diproses menjadi poli (vinil alkohol) atau PVA clanbisa dipakai sebagai bahan baku kanji untuk serat buatan, seperti serat poliester, nylon clan sebagainya. Dalam proses tekstil penggunaan PVA disamping untuk proses penganjian, juga digunakan dalam proses penyempurnaan akhir. Produk vinil alkohol yang digunakan dalam penelitian ini adalah Gohsenol, buatan Nihon Gohsei Co Ltd , Japan. Diagram alir percobaan : Percobaan dilakukan sesuai dengan bagan alir Gambarla. Pengujian clanAnalisis I. Pengukuran viskositas. Tata kerja: - Masukkanlarutanpeka cahayakedalambeaker glass Pilih ring yang sesuai dengan kekentalan Jalankan viscosimeter sesuai petunjuk, kemudian distop Catat angka viskositas tepat pada jarum penunjuk. Nama alat : BrookfieldViscometer. Tempat pelaksanaan: Lab. KimiaPolimer,Balai Besar Tekstil, Bandung. 2. Analisis termal dengan alat DSC (Differential Scanning Calorimeter), DT-40 daTi Shimadzu. Pemanasan dilakukan dengan laju 10 °C/menit,daTi suhu 30 °C- 220 °C. 3. Uji kekakuan kasa[7]berdasarkan cara uji menurut SNI-O8-0314-89/ ASlM-D.1388 4. Ujikekuatantarikkasa[7]berdasarkancara ujimenurut SNI-08-0276-89/ ASlM D.226I 5. Uji kekuatan sobek kasa(7]berdasarkan tara uji menurutSNI-0521-89/ASlM D.1682
-
Pros/ding Pertemuan llmiah llmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan '99
-
ISSN 1411-2213
Serpong, 19 20 Oktober 1999
I
'.-1
Polivi.iluetal(IOOgll)
Polivi.illlkohol(IOOgll
tinggi jumlah pemakaian larutan PVAe dalam larutan eampuran,kekentaIanlarutan semakinnaik. Hal inisesuai dengan sifat PVAe dalam larutan yaitu eenderung bersifat kaku clan keras. Pada pelaksanaan pelapisan permukaan kasa, diperlukan kekentalan pasta peka eahaya yang tepat. Pasta terlalu kental akan menyulitkan gnat proses pelapisan, sebaliknya pasta terlalu eneer menyebabkan pasta banyak terbuang sehingga kurang ekonomis.Pastaterlalu kental ataupun terlalu eneer akan menyebabkan ketidakrataan pelapisan pada permukaan kasa clan waktu pelapisan relatif lama sehingga tidak effisien. Oleh karena itu perlu dipilih pada komposisi eampuran mana ( PVAe clan VA ) yang dapat menghasilkan viskositasyang tepat untuk pelapisan, sehingga didapat basil motif yang baik, waktu pelapisan yang singkat. Analisis termal
Keklkul.,
Gambar
Hasil analisis termal dengan alai DSC dilakukan terhadap kasa pliester yang telah dilapisi dengan PVA, PVAe clandengan keduanya. Hasil analisis dapat dilihat padaGambar lb. DariGambar1b. terlihatbahwakasapoliester(pEl) yang dilapisi PVA menunjukkan adanya puneak eksotermikpada sOOu190DC,sebagai suhu polimerisasi, sedangkan pada PET + PVAc tidak terjadi polimerisasi. Hal tersebut membuktikan bahwa PVA merupakan basil polimerisasidaTiresin vinilalkohol (VA),sehinggaselain sebagai bahan pengisi juga bahan penguat terhadap emulsi bahan peka cahaya. Sesuai basil analisa termal dengan alai DSC (Gambar I) terhadap vinil alkohol yang menunjukkan suhu polimerisasi pada (190 °C-200 °q, maka proses pemanas awetan dilakukan pada suhu tersebut selama 60 detik.
Pe.gujil. kekuIII. tarik, kekuIII. sobek) O)
10. Diagram Alir Percobaan
Persiapan contoh Pengukuran kekentalan larutan Tabell menunjukkan persiapan eontoh daDdata basil pengukuran viskositas pasta eampuran antara po(1ivinil asetat) atau PVAe clan vinil alkohol (VA). Tabel 1. Pengukuran kekentalan pasta campuran polivinil asetat dan vinil alkohol dengan perbandingan tertentu Kude
Konsentrasi awal
conloh
PYA daD PVAc (g/l)
Lamlan campuran PYA PVAc
Kekentalan
1
100
2
100
90
10
8600
3
100
80
20
9200
4
100
70
30
10600
S
100
60
40
12900
6
100
SO
SO
13200
7
Pembanding 1
-
-
4600
8
Pembanding 2
(g/l)
(cps)
0
8000
-
Pf!T+P'!A+P'(AC
..
~ .! 0
,,-0
~.:i !
f'IfI+PVAC
.. ..
1
i1v
Lamlan
(g/l) 100
-
Pf!T+PYA
'"
1600
30 40 50 80 70 80 8010011012013014015018017018018020021022 Suhu
PemenasatO)
Gambar 1b. Termogram DSC dari kasa poliester yang dilapisi polivinil alkohol dan polivinil asetat
HASIL DAN PEMBAHASAN Kekakuan Kasa
Masing-masingeampurantersebutdiaduk sampailarutan betul-betul homogen, kemudian diukur viskositasnya. Dari data pengukuran tersebut tampak bahwa semakin
Kekakuan kasa poliester merupakan faktor yang penting dalam menentukandaya pakai daD baik tidaknya 6~
Polivinil Asetat don Polivinil Alkohol sebagai Penguat Bahan Peka Cahaya Amonium Bikromat pada Kosa Poliester
Gambar 3. menunjukkan basil pengujian kekuatan tarik kasa setelah mengalarni pelapisan dengan bahan peka cahaya. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa pacta komposisi polivinil alkohol (80 gll) dan polivinil asetat (20 gll), mempunyai kekuatan tarik yang paling rendah. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya interaksi antara polovinil alkohol daD polivinil asetat pacta komposisitersebutmenghasilkankelenturan yang paling .baik. Sehingga pactakomposisi tersebut pori-pori kasa terlapis oleh lapisan' peka cah~ya dan menghasilkan kelenturan kasa yang optimal. Kemudian pacta saatnya . kasa mampu menahan gaya yang lebih besar hila dibanding dengan kasa yang dilapis pasta peka cahaya dengan komposisi yang lain. Kekuatan tarik confab pembanding (variasi 7 daD 8) menunjukkan basil yang lebih tinggi dibandingconfab basil percobaan. Kekuatan
suatu kasa cap (screen printing) sarnpai pacta batas tertentu. Kasa,yang terlalu kaku akan mudah patah atau sobek, sedangkan kasa yang terlalu lemas akan kurangkuat menanggung beban perakelan pasta pencapan daD mudah terganggu motifuya. Kekakuan kasa dipengaruhi oleh banyak sedikitnya jumlah PV Ac yang digunakan dalarn carnpuran bahan peka cahaya yang bersangkutan. Hal ini sesuai dengan sifatdari PV Ac seperti yang telah
diutarakan sebelumnya.
I
'
'
Pacta Garnbar 2. terlihat bahwa kekakuan kasa setelah dilapis dengan bahan peka cahaya dengan variasi perlakuan confab 1-6 tampak berkisar antara 900 mg.cm sarnpai sekitar 1400 mg.cm, jauh lebih rendah dibanding dengan kasa berlapis gelatin daD bahan peka cahaya (variasi 7) daD kasa dengan lapis peka cahaya impor (variasi 8) yang mencapai kekakuan sarnpai lebih dari 2000 mg~cm. Dari kasa basil percoban terlihat bahwa kekakuan kasa pacta komposisi pencarnpuran vinil alkohol = 70 g/I daDpoli (vinil asetat) = 30 g/I (variasi 4) mempunyai nilai kekakuan yang paling tinggi. Hal ini mungkin disebabkanjumlah molekul PV Ac cukup besar sehingga hasilnya menjadi kaku setelah bergabung dengan VA yang pada suhu tinggi membentuk PVA, dan carnpuran tersebut memberikan kekakuan yang maksimal, selebihnya daTikomposisi itu, sejumlah molekul PV Ac kurang menghasilkan tambahan kekakuan kasa meskipun jumlah VA makin besar, seperti terlihat pacta variasi 5 dengan kekakuan relatif sarna dengan variasi 4, sedang variasi 6 malahan kekakuannya sedikit menurun.
tarik yang lebih rendah pacta basil percobaan dibanding
variasi 7 daD 8, mungkin disebabkan acta komponen penentUyang belum ditambahkanpada resep percobaan, misalnya bahan pelemas yang dapat melenturkan sekaligus menguatkan kasa pencapan. Percobaan ini perlu dilanjutkan.lagi dengan variasi resep percobaan daDpercobaan pencapan. '
~_I N,
:11O(~u!/ llUI"-
4
SIlO
i,,- .. zor~E
~.. "e
~-
.
VIlU8lCOIIIIIII
Gamba, 3. Kekuatan tarik kasa, pencapan peka cahaya dan penguat PVAc-PVA
'110
dengan
lapis
'DIll"
Kekuatan Sobek Kasa .'
ill
"
,
Pada saat pemakaiandi mesin pencapan baik kasa datar maupun kasa putar, diperlukan kasa siap pakai dengan syarat-syarattertentu, diantaranya adalah lapisan Gamba, 2. Kelakuan kasa pencapan dengan lapis peka cahaya dan penguat PV Ac-PV A peka l.ahaya tidak mudah lepas, kasa dalam kondisi flexibeI.Hal iniuntuk menghindariagar kasa tidak mudah patah, tidak mudah sobek, untuk itu perin kasa yang Kekuatan Tarik Kasa punya kekuatan sobek yang memenuhi syarat. Untuk Kekuatan tarik kasa dalam proses pencapan . mengetahui apakah kasa tersebut memenuhi syarat atau sangat diperlukan, karena kasa yang kuat akan marnpu tidak, maka perIn adanya uji kekuatan sobek dari kasa dipakai secara terns menerus sehingga menghasilkan yang bersangkutan. DaTi Gambar 4. terlihat data produk yang lebih banyak, dan bisa dipakai berproduksi pengukuran kekuatan sobek kasa setelah pelapisan secara berulang-ulang "repeat". Dilakukannya uji dengan pasta peka cahaya bahan polimer polivinil asetat, kekuatan tarik kasa ini diharapkan sesuai dengan temyata didapat basil kekuatan sobek lebih tinggi hila dibandingkan dengan kasa yang dilapis dengan larutan perlakuan terhadap kasa sehari-hari dalam proses peka cahaya daTijenis gelatin ( variasi 7 ) daDjenis impor pencapan. Karena dalarn proses pencapan kasa banyak mengalami perlakuan mekanis, baik perlakuan kearah ( variasi 8 ). Hal ini disebabkan oleh karena daya lekat lapisan film peka cahaya pada permukaan kasa, antara lebar maupun kearah panjang. Proses perakelan mengakibatkankasamengalarnitegangan,arab perakelan peka cahaya bahan polivinil asetat lebih tinggi daTijenis bisa kearah lebar kasa maupun kearah panjang kasa, krom gelatindanjenis impor.Halini menunjukkanbahwa sehingga uji kekuatan tarik kasa sangat diperlukan. tarutaopeka cahaya hasil penelitian ini mempunyai nilai . YMlASlc:ormJll
"
'
,
Prosiding Pertemuan lim/ah limu Pengetahuan don Teknologi Bahan '99
-
ISSN 1411-2213
Serpong, 19 20 Oktober 1999
kekuatan sobek yang lebih baik clan sangat menentukan untuk menahan perakelan zat wanta saat poses pencapan. Kemudian bila dilihat dari masing-masing komposisi temyata pada komposisi campuran polivinil asetat (20g! I) clanpolivinil alkohol (80 g!1)mempunyai nilai kekuatan sobek kasa lebih tinggi, bila dibanding dengan komposisi lainnya, baik kekuatan sobek arab lusi maupun arab pakan. Hal ini kemungkinan disebabkan pengisian poripori kasa pada komposisi ini lebih sempurna bila dibandingkan dengan komposisi yang lain, sehingga kemampuan menahan gaya sobeknya lebih tinggi bila dibanding dengan komposisi yang lainnya , serta bahan peka cahaya darijenis khrom gelatin danjenis impor. 'IKJoWJIIK-
V_CONIIJH
Gambar 4. Kekuatan sobek kasa pencapan dengan lapis peka cahaya dan penguat PVAc-PVA
KESIMPULAN 1.
Polivinil asetat temyata dapat dipergunakansebagai bahan penguat dalam pembuatan bahan peka cahayadenganamoniumbikromat.DaIampembuatan nya perlu adanya zat tambahan vinil alkohol, yang akan berpolimerisasi isasi membentuk polivivil alkohol
-
pada suhu 190 DC 200 DC
2. Dari berbagai variasi komposisi campuran polivinil asetat clan polivinil alkohol, temyata komposisi VA(80gIl):PVAc(20gIl)mempunyaikelemasanyang lebih baik dengan kekuatantarik dankekuatansobek yang lebih tinggi bila dibanding dengan komposisi yang lain. Komposisi tersebut lebih lemas dengan kekuatan tarik lebihrendah clankekuatansobeklebih tinggi daTibahan peka cahaya pembanding.
SARAN Untuk mendapatkan bahanpenguat pada lapis peka cahaya yang mutunya mendekati atau lebih baik dari bahan impor,perlu dilakukan percobaan lebih lanjut dengan menambahkan komponen pelemasan atau komponen lain yang dapatmeningkatkan kekuatan tarik kasa poliester.
DAFTARACUAN [1]. JOHN.W.PALMER, Textile Processing and Finishing Aids, Noyes Data Corporation, Park Ridge,New Yersey,USA, 1977. [2]. TYRONE L. VIGO, Textile Processing And Properties, Preparation, Dyeing, Finishing and Performance,Amsterdam-london-NewYoIk- Tokyo 1994. [3]. KELER, K.H.., Der Einsatz und Wirkungs Mechanisme,Textile Veredlung, N.T. 1978. [4]. YUYUK RUKMANT ARA, Perbandingan Penggunaan Larutan Peka Cahaya Dasar Po/ivinil Alkohol dan Dasar Gelatin untuk Kasa Cap Po/iester, Institut Teknologi Tekstil,Bandung, 1984. [5]. SANTOSO, S., Pembuatan Larutan Peka Cahaya dengan Bahan Po/imer Po/ivinil Asetat , Laporan Penelitian,Balai,BesarTekstil, Bandung, 1998. [6]. RHONE POULENC, Guide de la Chimie International, Produit Chimique, L'lmprimerie Nouvelle,France, 1978. [7]. WIBOWOMURDOKO,dankawan-kawan,Evaluasi Tekstil Bagian Fisika, Institut Teknologi Tekstil, Bandung,1980.
Ke Daftar Isi L..
