Pulp Dan Kertas Resume [PDF]

Citation preview

TUGAS RESUME MATA KULIAH PULP DAN KERTAS



“PULP AND PAPER” DALAM BUKU FOREST PRODUCTS AND WOOD SCIENCE



Atika Cahya Pratiwi 15/377798/KT/0916



DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN UNIVERSITAS GADJAH MADA 2017



PULP DAN KERTAS



A. KERTAS Pada akhir 1800-an kayu menjadi sumber serat pembuatan kertas yang penting setelah kain linen dan kain katun. Pada tahun 1840 metode “groundwood pulping” dikembangkan di jerman. Pada tahun 1856 proses pembuatan soda soda dikembangkan di Inggris, dan pada tahun 1884 proses pembuatan kraf dikembangkan di jerman. Selain kayu dan kain, terdapt pula serat non kayu yang digunakan sebagai bahan pembuatan kertas, seperti biji-bijian, bambu, ampas tebu, alangalang, dan lain-lain. Proses pembuatan kertas melibatkan kegiatan reduksi kayu menjadi serat penyusun (pulping), mencegah masuknya air ke dalam serat, pemurnian pulp, mencampurkan dengan zat aditif, pembentukan atau penyusunan serat menjadi kasuran, pembuangan air, dan pengeringan lembaran kertas.



B. PULP Perbedaan utama antara berbagai proses pembuatan kertas adalah metode yang digunakan untuk mengubah kayu menjadi serat, yaitu menjadi pulp. Proses pulping bermacam-macam antara lain mekanik, kimia, penggunaan energi panas, dan kombinasi. 1. Mechanical pulping Terdapat 2 metode dalam melakukan pembuatan pulp secara mekanik atau groundwood pulp, yaitu menggunakan stone groundwood dan menggunakan mesin refiner. Metode groundwood pulp memerlukan stone groundwood pulp (SGW) dari batu kasar yang besar atau roda yang terbuat dari batu. Roda tersebut berputar diatas permukaan kayu sehingga permukaan tangensial kayu dan serat-serat kayu tertakan oleh batu hingga kemudian bagian kayu terpisahpisah. Gesekan panas yang ditimbulkan oleh perputaran roda akan melunakan lignin sehingga membantu pemisahan serat dari kayu. Sedangkan metode refiner terbagi lagi menjadi 2 yaitu a doble disk refiner dan a single disk refiner. A double disk refiner tersusun dari 2 logam yang berjarak dekat dan memiliki arah



berlawanan. A single disk refiner memiliki satu bagian yang tidak bergerak dan satu bagian lain yang berputar. Mechanical pulping memiliki kelemahan antara lain sulit memptoses kayu keras karena memiiki dinding serat yang tebal, ukuran pembuluh yang besar, dan memiliki parenkim. Akan tetapi jenis kayu lunak yang mengandung resin terlalu banyak juga sulit berubah menjadi pulp dengan proses mekanis. Rendemen yang dihasilkan dari proses mekanik sebesar 95-99%. Akan tetapi, produk yang dihasilkan kurang baik karena masih terdapat lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Lignin yang masih terkadung dalam pulp menyebabkan serat kayu menjadi kaku sehingga kertas yang dihasilkan akan memiliki kekuatan rendah dan memiliki permukaan kertas yang berkualitas buruk. Selain itu lignin juga menyebabkan kertas berwarna kuning apabila sudah berumur lama dan sering terkena sinar UV. 2. Semimechanical pulping Beberapa metode pembuatan pulp melibatkan beberapa kombinasi dari proses mekanis, panas, ataupun proses kimia. Proses pertama yaitu thermomechanical process (TMP). TMP biasanya dilakukan pada dua tahapan refining, yaitu menaikkan suhu dan menaikkan tekanan untuk melunakkan lignin agar kerusakan serat pada saat pemisahan dapat berkurang. Chemi-thermomechanical pulping (CTMP) adalah proses yang hampir sama dengan TMP tetapi pada CTMP ditambahkan perlakuan kimia selama proses melunakkan dan memisahkan serat kayu. Alkaline sulfite liquor, kraft black liquor, dan sodium sulfite adalah larutan kimia yang biasa digunakan. CTMP memungkinkan penggunaan kayu keras seperti oak, birch, dan eucalyptus untuk kertas majalah. Semichemical-mechanical pulping (SCMP) adalah proses yang hampir sama dengan CTMP, bedanya adalah saat chips melalui proses refining pada suhu sekeliling, temperatur yang digunakan lebih rendah. Kedua proses ini menghasilkan kualitas pulp mekanis tertinggi dan menghasilkan rendemen antara 80-90%.



3. Semichemical pulping Proses pembuatan pulp dengan metode ini mengkombinasikan hasil produksi yang tinggi dari proses mekasnis dan kualitas tinggi dari proses kimia. Larutan kimia yang digunakan menyebabkan degradasi parsial dari ikatan lignin dan berperan sebagai panas dalam proses thermomekanis.



Larutan yang umum digunakan dalam proses ini yaitu Neutral Sulfite



Semichemical Process (NSSC). 4. Pulping kimia Pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia merupakan cara yang paling sering digunakan dalam pembuatan pulp di dunia. Chip kayu diletakkan dalam larutan kimia dan dipanaskan di dalam tong bertekanan. Proses ini menghasilkan hasil yang rendah jika dibandingkan dengan metode pulping yang lain. Terdapat dua proses utama dalam proses pulping secara kimia yaitu proses sulfit dengan menggunakan campuran asam sulfat (H2SO3), ammonium, magnesium, kalium, atau sodium bisulfit; dan proses kraft yang menggunakan bahan kimia berbahan sodium hidroksida dan sodium sulfit. Proses sulfit menghasilkan pulp dengan kualitas tinggi untuk jenis kertas tulis yang bagus. Sedangkan proses kraft termasuk proses yang menghasilkan paling sedikit residu dan efektif dilakukan untuk tiap jenis species yang akan dijadikan pulp. Kekurangan dari proses kraft adalah terdapat bau yang dihasilkan dari senyawa sulfur. Kualitas yang dihasilkan dari proses pulping secara kimia juga cukup tinggi, namun produktivitasnya rendah dan mahal.



C. FIBER RECYCLING, WASHING AND BLEACHING FIBER RECYCLING Menurut American Forest and Paper Association (AF&PA 2001), Di US tahun 2000, pada tahun 2000, 48% konsumsi kertas di Amerika dapat diatasi dengan daur ulang. Kertas daur ulang di Amerika banyak digunakan untuk pembuatan papan bergelombang, koran, dan produk serat kayu struktural. Walaupun begitu, perusahaan daur ulang menghadapi kesulitan dalam proses daur ulang, antara lain kesulitan dalam menghilangkan campuran berupa perekat, plastik, wax, latexs, aspal, dll. Selain itu, penghapusan tinta dari serat yang digunakan dalam pencetakan kertas juga menjadi kesulitan dalam proses daur ulang. Proses daur ulang tidak dapat menghasilkan produk



berkualitas sama dengan produk aslinya karena 50% bagian produk akan terlihat bahwa produk tersebut telah melewati proses daur ulang.



WASHING AND BLEACHING Pencucian serat bertujuan untuk membersihkan serat dari residu-residu yang menempel. Pemutihan serat bertujuan untuk menghilangkan sisa lignin yang ada. Akan tetapi ada pula serat yang tidak mengalami pemutihan. Serat tersebut umumnya digunakan untuk tas kertas, linerboard, dan produk lainnya yang berkekuatan dan tidak berwarna. Serat yang digunakan untuk menulis atau kertas buku atau produk lain yang bersifat putih, serat harus mengalami pemutihan. Pemutihan biasanya dilakukan dengan kandungan klorin yang tinggi. Pemutihan untuk menghilangkan lignin memberikan hasil warna putih yang hampir permanen tapi membutuhkan biaya mahal. Dalam kasus ini, penggunaan air yang tinggi dan hasil pulp berkurang secara signifikan.



D. BEATING AND REFINING Kekuatan kertas sebagian besar berasal dari ikatan hidrogen molekul selulosa antar serat yang berdekatan. Untuk menghasilkan potensi ikatan yang maksimal, serat diratakan supaya sebagian mikrofibril terurai dari dinding sel; permukaan serat akan meningkat tajam walau hanya dengan sedikit perataan dan penguraian Perataan dan penguraian serat secara mekanis disebut beating. Beating di lakukan dalam berbagai tipe refiners. Mesin yang biasa digunakan yaitu Jordan refiner. Sistim Jordan refiner ini memompa dan mendesak campuran bubur melewati rongga yang sangat sempit dalam proses penghalusan serat. Freeness mengalami penurunan jika beating diperpanjang. Kekuatan dorong dan tarik cenderung lebih tinggi dengan beating time yang lebih lama. Sifat dorong dan tarik sangat berhubungan dengan ikatan antar serat, sehingga mudah terpengaruh oleh berbagai perlakuan yang berpotensi meningkatkan potensi ikatan



E. SHEET FORMATION Dibeberapa kejadian refining, serat dicampur air dengan rasio serat satu persen dari beratnya. Sudah menjadi hal yang biasa untuk mencampur beberapa tipe pulp pada tahap ini,



dengan proporsi mengikuti tipe kertas yang akan dibuat. Bahan yang telah dicampur kemudian membentuk kasuran tipis. Mesin yang biasa digunakan dalam pembentukan kertas yaitu fourdrinier. Mesin ini pada dasarnya merupakan saringan horizontal yang bergerak cepat dilengkapi dengan alat yang disebut headbox. Headbox sendiri membentangkan bubur kertas yang telah ditambah di atas sebuah ayakan bergerak yang disebut wire. Saatgilingan menekan bubur kertas ke wire, sekitar 98% airnya terperas keluar. Serangkaian gilingan lain kemudian mengeluarkan hampir seluruh sisa air dari kertas yang mengering itu. Kini hanya tinggal sedikit molekul air yang ada. Kertas yang baru saja terbentuk dilewatkan pada silinder tambahan yang dipanaskan dari dalam. Silinder ini akan mengeluarkan air lagi dari kertas yang berjalan. Serat selulosa kini telah menjadi jalinan yang saling terkait. Gelendong besar yang disebut penggulung mengumpulkan kertas menjadi gulungan raksasa. Gulungan ini kemudian dipotong menjadi gulungan-gulungan kecil atau lembaran.



F. PAPER CONSUMPTION Beberapa jenis kertas hampir selalu dikaitkan dengan jenis pulp tertentu. Kertas pembungkus dan tas belanjaan, misalnya, hampir selalu terbuat dari pulp kraft berkekuatan tinggi dan tidak melalui proses pemutihan warna, sedangkan bungkus kado dan tisu, biasanya diproduksi dari pulp sulfit halus. Kebanyakan produk kertas dibuat dari campuran pulp, misalnya wallpaper sering dibuat dengan menggunakan campuran pulp sulfit, sulfat dan dengan cara mekanis untuk menggabungkan kelebihan kekuatan sobek (sulfat), kemampuan cetak (sulfit), dan biaya rendah (mekanis) ke dalam produk. Demikian pula, kertas koran berbiaya rendah, yang dibuat terutama dari pulp mekanis atau semimekanis, seringkali mengandung sejumlah pulp sulfit untuk memperbaiki kualitas lembaran. Pencampuran pulp kraft kayu keras yang dilunturkan warnanya dengan kayu lunak biasanya dilakukan saat membuat sebagian besar jenis kertas cetak untuk majalah, katalog, dan kontainer. Bubuk kayu keras menyediakan kertas buram dan halus, dan serat kayu lunak menambah kekuatan. Campuran pulp yang mengandung 50-80 persen kayu keras biasanya digunakan untuk produk semacam itu.



G. COMMON MEASURES OF QUALITY Saat kertas buku diproduksi, ketahanan akan sobek jelas penting namun faktor lainnya juga signifikan. Lembaran harus bisa untuk menulis dengan tinta, namun harus memiliki daya serap rendah untuk mencegah difusi tinta dan pengembangan ketidakjelasan seputar karakter cetak. Keterbukaan tinggi juga diperlukan agar pencetakan tidak tampil ke sisi lain. Sifat penting lainnya mungkin berupa kecerahan, keputihan permanen, dan kehalusan permukaan. Jika kertas digunakan untuk membuat produk seperti menu restoran, semua properti yang diuraikan di atas akan dibutuhkan serta daya tahan lipatnya. Kertas yang digunakan untuk mengelap air membutuhkan seperangkat properti yang berbeda. Kekuatan, terutama kekuatan basah, penting dalam lap, dan kertas semacam itu juga harus sangat menyerap. Untuk masing-masing dari ribuan produk kertas, daftar sifat penting yang serupa dapat dicacah. Berbagai metode uji telah dikembangkan untuk evaluasi kesesuaian pulp yang berbeda untuk pembuatan berbagai jenis kertas ini. Selain itu, ada puluhan tes untuk mengevaluasi sifat kekuatan, permukaan, dan optik dari kertas. Tes ini dijabarkan dalam standar TAPPI (Technical Association of the Pulp and Paper Industry) dan CPPA (Canadian Pulp and Paper Associations).



H. SHEET PROPERTIES AND FIBER CHARACTERISTICS Berat jenis kayu dapat memprediksi hasil pulp per satuan volue dari kayu sebaik begitu juga sifat kertas. Berat jenis secara langsung berhubungan dengan ketebalan dinding sel. Semakin rendah berat jenis, dan demikian semakin rendah proporsi sel dinding tebal kayu akhir, semakin baik sebagai bahan pembuat kertas. Serat dinding tebal menghasilkan kertas dengan kekuatan burst dan tarikan yang rendah tetapi resistansi robekan yang tinggi. Kertas terutama terbuat dari sel berdinding tebal yang cenderung untuk memiliki daya tahan lipatan yang sangat rendah. Serat berdinding tebal memiliki luas permukaan per satuan berat yang lebih rendah daripada serat berdinding tipis, serta mereka tidak hancur seketika untuk membentuk ikatan seperti yang dilaukan serat berdinding tipis. Kekuatan sobek dipengaruhi oleh sejauh mana ikatan antar serat. Yang lebih penting, bagaimanapun, efek dari kekuatan serat individual lebih dari resistensi robekan. Serat berdinding



tebal sangat jelas lebih kuat daripada yang memiliki dinding tipis. Telah diketahui bahwa sel berdinding tebal mendukung kekuatan robekan tinggi yang biasanya terdiri dari hemiselulosa yang tinggi. Hemiselulosa dengan tingkat yang tinggi biasanya menghasilkan pulp yang hidrasinya rapat, formasi ikatan antar serat yang lebih baik, dan pengembangan ikatan serat yang padat. Karakteristik kedua dari kayu yang memengaruhi sifat kertas adalah panjang serat. Kekuatan sobekan adalah sifat yang paling terpengaruhi, dan hubungannya langsung ke panjang serat dari 4-5 mm. Secara umum, semakin besar panjang serat , resistensi robekan juga semakin tinggi. Beberapa referensi dapat ditemukan di literature untuk menghubungkan langsung antara panjang serat dan faktor-faktor kekuatan yang penting lainnya seperti ledakan dan tarikan.



I. IMPORTANT TYPE OF PAPER 1. Linerboard Merupakan papan yang relatif ringan biasanya dihasilkan dari serat kraft yang tidak diputihkan. Linerboard digunakan sebagai permukaan luar pada corrugated. Sifat-sifatnya yang paling penting adalah kekakuan dan tahan rusak, meski beberapa derajat kemampuan cetak juga diinginkan pada permukaan luar. 2. Lapisan corrugated Karton ringan ini digunakan untuk mengisi lapisan bagian dalam bergalur kotak corrugated. Lapisan corrugated menyajikan kekakuan yang bagus dan harus memiliki sifat kekakuan yang baik dan ketahanan yang baik terhadap penghancuran. Beberapa lapisan dihasilkan dari serat daur ulang 100%, tetapi kebanyakan dihasilkan dari campuran pulp semi-mekanis dan pulp daur ulang. 3. Kertas koran Persyaratan utama dari kertas koran adalah bahwa kertas tersebut dapat melalui mesin cetak modern berkecepatan tinggi, menyediakan permukaan cetak yang cukup baik, dan rendah biaya.Dalam rangka mengembangkan kekuatan yang memadai untuk mencetak pada kecepatan tinggi, beberapa sulfit murni atau kraft yang telah diputihkan biasanya ditambahkan ke bubur groundwood. Kertas koran umumnya melalui proses mekanik karena pulp mekanik lebih murah



daripada pulp kimia, pulp kimia dengan jumlah cukup saja yang digunakan untuk memenuhi persyaratan kecepatan cetak. 4. Publication grades Kertas untuk keperluan pencetakan berkualitas tinggi harus dilapisi untuk meningkatkan gloss, detail, dan kecemerlangan yang dapat diperoleh dalam pencetakan. 5. Fine paper Merupakan klasifikasi untuk kertas putih, uncoated printing dan kertas tulis yang mengandung hanya sejumlah kecil pulp mekanik. Sulfit dan kraft pulp sangat halus yang diputihkan kerap digunakan. Serat non kayu seperti katun dan linen juga kadang dimasukkan dalam kertas halus. 6. Kertas tisu Kategori ini meliputi berbagai variasi untuk keperluan wajah dan kertas tisu kamar mandi, kertas serbet, dan untuk mengelap. Karena ini berupa kertas ringan yang harus memiliki struktur yang longgar, kertas tisu tersebut tidak dapat diproduksi pada mesin kertas konvensional. 7. Karton Kategori kertas tebal ini meliputi linerboard dan kertas corrugated yang dijelaskan di atas. Namun, ada beberapa jenis penting lainnya dari karton yang biasanya memiliki konstruksi berlapis. 8. Kraft sack paper Kertas ini dihasilkan dari pulp kraft kayu lunak yang diputihkan. Kekuatan sobek dan kekuatan tarik merupakan dua sifat yang paling penting. Sizing sering ditambahkan ke serat halus yang baik dalam proses pembuatan kertas untuk memberikan kekuatan internal dan ketahanan basah.



J. MEASUREMENTS AND SOURCES OF RAW MATERIAL Di Amerika Serikat, sekitar setengah dari kayu yang digunakan untuk pembuatan kertas dalam bentuk berdiameter kecil kayu pulp bolts. Karena mengukur masing-masing potongan itu tidak praktis, banyak pulp kayu bolts dapat ditingkatkan untuk menentukan jumlah tali, diukur dengan beberapa unit quasivolumetric lain, atau hanya ditimbang. Kebanyakan kayu pulp saat



dibeli berdasarkan berat untuk menghemat waktu dan biaya scaling volume. Pembayaran tersebut kemudian dilakukan baik secara langsung berat ($/t), atau berat dikonversikan pada ikatan tali yang setara, dengan pembayaran kemudian dibuat secara basis tali. Di tempat lain di dunia, volume yang kayu pulp dinyatakan dalam m3. Di Amerika Serikat, pulp dari chip sering diperdagangkan secara ukuran berat (dengan perkiraan ton kering), secara volume, atau secara kombinasi berat/volume (dengan mengkonversi pengukuran berat untuk tali). Sebuah unit ukuran yang umum untuk kayu pulp di Amerika Serikat adalah tali. Hal tersebut penting untuk diingat bahwa tali tidak mengandung 3,62 m3 (128 ft3) kayu tapi 3,62 m3 (128 ft3) ruang. Sebuah kabel dengan diameter 178-254mm (7- 10-in) bolts undebarked, 1,2m (4 ft) panjang, misalnya, hanya sekitar 2,3 m3 (80 ft3') dari kayu, sekitar lain 0,3 m3 (10 ft3) dari kulit kayu, dengan udara. Sebuah jumlah yang lebih besar dari kayu yang terkandung dalam tali terdiri dari diameter lebih besar, bolts yang lebih pendek, atau keduanya.