pembuatan pulp secara mekanik

I.              PENDAHULUAN

1.1.       Latar Belakang

Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan mengandung selulosa dan hemiselulosa.

Kertas dikenal sebagai media utama untuk menulis, mencetak serta melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan dengan kertas misalnya kertas pembersih (tissue) yang digunakan untuk hidangan, kebersihan ataupun toilet.

Adanya kertas merupakan revolusi baru dalam dunia tulis menulis yang menyumbangkan arti besar dalam peradaban dunia. Sebelum ditemukan kertas, bangsa-bangsa dahulu menggunakan tablet dari tanah lempung yang dibakar. Hal ini bisa dijumpai dari peradaban bangsa Sumeria, Prasasti dari batu, kayu, bambu, kulit atau tulang binatang, sutra, bahkan daun lontar yang dirangkai seperti dijumpai pada naskah naskah Nusantara beberapa abad lampau.Jenis-jenis kertas : kertas bungkus (untuk semen),kertas lilin,kertas tisu (sigaret, karbon, tisu muka),kertas cetak (untukbuku cetak),kertas tulis (HVS),kertas koran,dan kertas karton.ertas karton

Industri pulp dan kertas mengubah bahan baku serat menjadi pulp, kertas dan kardus. Urutan proses pembuatannya adalah persiapan bahan baku, pembuatan pulp (secarakimia, semi‐kimia, mekanik atau limbah kertas), pemutihan, pengambilan kembali bahan kimia, pengeringan pulp dan pembuatan kertas.

1.2.       Rumusan Masalah

Beberapa pembahasan masalah yang bisa dirumuskan dalam sebuah bahasan singkat ini adalah mengenai bahan dasar dalam pembuatan pulp, proses secara garis besar dalam pembuatan pulp menggunakan metode mekanis, alur skema dalam pembuatan pulp  secara mekanis dan tipe-tipe gerinda.

1.3.       Tujuan dan Manfaat

Pembahasan tentang masalah tersebut bertujuan untuk mengetahui secara umum tentang bahan dasar dalam pembuatan pulp, proses secara garis besar dalam pembuatan pulp menggunakan metode mekanis, alur skema dalam pembuatan pulp  secara mekanis dan tipe-tipe gerinda. Serta hasil pembahasan ini dapat bermanfaat untuk mengetahui secara garis besar tentang  bahan dasar dalam pembuatan pulp, proses secara garis besar dalam pembuatan pulp menggunakan metode mekanis, alur skema dalam pembuatan pulp  secara mekanis dan tipe-tipe gerinda.

II.           TINJAUAN PUSTAKA

2.1.       Pulp

Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Pulp terdiri dari serat-serat (selulosa dan hemiselulosa) sebagai bahan baku kertas.Proses pembuatan pulp diantaranya dilakukan dengan proses mekanis, kimia, dan semikimia.

Prinsip pembuatan pulp secara mekanis yakni dengan pengikisan dengan menggunakan alat seperti gerinda. Proses mekanis yang biasa dikenal diantaranya PGW (Pine Groundwood), SGW (Semi Groundwood). Proses semi kimia merupakan kombinasi antara mekanis dan kimia. Yang termasuk ke dalam proses ini diantaranya CTMP (Chemi Thermo Mechanical Pulping) dengan memanfaatkan suhu untuk mendegradasi lignin sehingga diperoleh pulp yang memiliki rendemen yang lebih rendah dengan kualitas yang lebih baik daripada pulp dengan proses mekanis.

2.2.     Paper

Proses pembuatan kertas merupakan suatu proses pengolahan bubur serat ditambah dengan zat-zat penolong (filler) untuk menambah kekuatan kertas, menjadi lembaran-lembaran kertas yang diproses pada suatu alat yang disebut mesin kertas (paper machine).Secara garis besarnya proses pembuatan kertas terdiri dari tiga tahapan:

1.      Stock preparation (proses persiapan bahan baku). Bagian ini berfungsi untuk meramu bahan baku seperti: menambahkan pewarna untuk kertas (dye), menambahkan zat retensi, menambahkan filler (untuk mengisi pori-pori diantara serat kayu), air, dll sebelum masuk ke mesin kertas (paper machine). Bahan yang keluar dari bagian ini disebut stock (campuran pulp, bahan kimia dan air).

2.      Forming (proses pembentukan). Proses ini sudah berada pada paper machine, dimana bahan baku dari stock preparation dibentuk menjadi lembaran kertas dengan cara menyebarkan bubur kertas secara merata pada paper machine.

3.      Proses pembuangan air. Kertas yang telah dibentuk kemudian dikeringkan (kadar air kira-kira 5%) sehingga menjadi lembaran kertas. Proses ini berada pada paper machine.

Pulp yang sudah diputihkan kemudian dibawa ke mesin pembuat kertas dimana akan dibentuk lembaran pulp pada screen. Air dihilangkan dari lembaran dengan kombinasi vakum, panas, dan tekanan yang diberikan di bagian penggulung (roller). Kertas jadi dapat dibuat dengan berbagai jenis berat dan digulung menjadi gulungan besar untuk diproses lebih lanjut. Kertas jadi terkadang juga dilapisi dengan kaolin untuk memutihkan permukaan atau diberi pengikat yang mengandung formaldehyde, ammonia atau polivinil alkohol agar lebih kuat.Energi yang dibutuhkan dalam proses pembuatan kertas dalam bentuk panas dihasilkan dari pembakaran sampah padat (sisa potongan kayu) dan uap serta bahan bakar fosil. Industri kertas membutuhkan energi dalam jumlah besar untuk dapat beroperasi.

Dalam proses pembuburan kayu, sisa larutan pemasak dapat dimurnikan kembali dengan proses pemulihan (chemical recovery). Siklus pemulihan akan melewati liquor evaporator, recovery boiler, clarifier, dan lime kiln melalui 4 tahapan yaitu :

1.      Air dari pencucian dialirkan ke evaporator dimana black liquor mengandung konsentrasi solid sebanyak 65% sampai 75% sebelum masuk ke recovery boiler. Pada recovery boiler, dalam furnis yang didisain khusus, zat kimia sisa pakai dipisahkan dari limbah kayu. Zat kimia dalam proses pulping membentuk lelehan menyerupai lava di dasar recovery boiler, sedangkan limbah kayu dibakar pada bagian atas recovery boiler. Panas ini digunakan untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi yang dapat digunakan untuk memenuhi uap yang dibutuhkan dalam penggilingan dan kebutuhan pembangkit listrik.

2.      Sisa larutan pemasak (black liquor) mengandung berbagai senyawa organik dan senyawa sulfur disamping NaOH and Na₂S yang reaktif. Black liquor diuapkan dalam furnis bersama sodium sulfat (Na₂SO₄) untuk mendapatkan Na₂S, dan sodium karbonat (Na₂CO₃) dalam bentuk abu.

3.      Abu kemudian dituangkan ke tanki besar untuk membentuk green liquor, yaitu campuran dari sodium sulfida dan sodium karbonat. Abu ini kemudian dicampur dengan air dan lime (CaO) yang membentuk larutan hijau (green liquor) dan menghilangkan bahan kimia asalnya yaitu NaOH and Na₂S, kalsium karbonat (CaCO₃).

4.      Pada langkah selanjutnya, lime (kalsium oksida) ditambahkan ke dalam green liquor untuk mengubah sodium karbonat menjadi sodium hidroksida sehingga kembali terbentuk white liquor yang akan digunakan kambali dalam proses pulping berikutnya.

II.        

2.2.        

2.3.       Proses Pembuatan

              Dalam proses pembuatan kertas terdapat 3 cara:

1.      Cara mekanis (groundwood)

ü  pemisahan serat secara mekanis

ü  kekuatan dan derajat putih kertas tidak diutamakan

ü  cocok untuk kertas koran, tisu

ü  konversi 95 %

2.      Cara kimia

ü  pemisahan selulosa dengan bahan kimia

ü  bahan pemisah : basa (proses soda & proses kraft), asam (proses sulfit, proses magnetik, proses netral sulfit)

ü  dasar pemilihan proses : bahan baku yang digunakan, sifat pulp

ü  kekuatan dan derajat putih kertas diutamakan

ü  cocok untuk kertas tulis (HVS)

ü  konversi 65-85 %

1.       

2.       

3.      Cara semi kimia

ü  proses campuran antara kimia-pelunakan dengan larutan sulfit ,sulfat atau soda & mekanis untuk pemisahan serat

ü  jenis proses : proses soda dingin dan proses chemi groundwood

ü  konversi : 85 ––95 %

Setelah melalui tahap awal tersebut, kemudian berlanjut ke tahap pembuatan kertas basah, pengeringan dalam mesin Fourdrinier dan pembuatan kertas kering.

III.        PEMBAHASAN

1.        

2.        

3.        

3.1.       Bahan Dasar Pembuatan Pulp

Selulosa adalah bahan dasar yang terpenting dalam pembentukan pulp dan kertas. Selulosa terdapat dalam kayu, kapas, nanas, jerami, ilalang, bambu, dan lain-lain. Kayu yang digunakan di Indonesia umumnya jenis Akasia. Kayu jenis ini berserat pendek sehingga kertas menjadi mudah rapuh. Biasanya pada saat pengolahan di mesin pembuat kertas (paper machine) serat kayu ini dica,mpur dengan kayu yang berserat panjang contohnya kayu daun jarum.

3.2.       Proses Pembuatan Pulp Secara Mekanik

Disini pulp dibuat dengan tidak memakai zat-zat kimia, cukup dengan mesin saja tanpa pereaksi-pereaksi kimia. Sedangkan untuk proses-proses yang lain memakai pereaksi-pereaksi kimia. Pembuatan pulp secara mekanik ini memerlukan biaya yang sangat besar, disebabkan disini tidak dipakai pereaksi-pereaksi kimia untuk menghancurkan potongan-potongan kayu, yang akan dijadikan pulp atau kertas. Maka pembuatan pulp secara ini jarang di pakai. Secara garis besar, proses pembuatan pulp dengan cara mekanik dijelaskan sebagai berikut:

1.      Kayu diambil dari hutan produksi kemudian dipotong-potong atau lebih dikenal dengan log. Log disimpan ditempat penampungan beberapa bulan sebelum diolah dengan tujuan untuk melunakan log dan menjaga kesinambungan bahan baku.

2.      Kayu dibuang kulitnya dengan mesin atau dikenal dengan istilah De- Barker.

3.      Kayu dipotong-potong menjadi ukuran kecil (chip) dengan mesin chipping. Chip yang sesuai ukuran diambil dan yang tidak sesuai diproses ulang.

4.      Chip dimasak didalam digester untuk memisahkan serat kayu (bahan yang digunakan untuk membuat kertas) dengan lignin. Proses pemasakan ini ada dua macam yaitu Chemical Pulping Process dan Mechanical pulping Process. Hasil dari digester ini disebut pulp (bubur kertas). Pulp ini yang diolah menjadi kertas pada mesin kertas (paper machine).                      

3.3.       Alur Skema Pembuatan Pulp Secara Mekanik

Gambar 1. Skema pembuatan pulp dengan metode mekanik

 

3.4.       Tipe-Tipe Gerinda

Gambar 2. Berbagai jenis gerinda untuk memproduksi pulp secara mekanik. A. Gerinda dengan tiga lubang, B. Gerinda dengan hidrolik air, C. Gerinda rantai Warren, D. Gerinda cincin/rotary yang berputar searah jarum jam.

 

Praktik modern dalam pengolahan kayu adalah untuk mengolah kayu hasil hutan dalam kecepatan yang lebih tinggi dan tekanan yang lebih tinggi. Terdapat dua jenis gerinda, yaitu gerinda otomatis dan semi otomatis.

Gerinda semi otomatis, merupakan pengembangan awal, yang pertama kali menggunakan pengaturan tuas atau sekrup untuk menghasilkan pendorong membutuhkan kayu terhadap mata gerinda dan dalam desain modern yang beroperasi menggunakan tekanan hidrolik. Laju perputaran dikendalikan oleh tekanan pada saat digunakan.

Gerinda bentuk kantong memiliki dua, tiga, atau empat kantong yang terletak di bagian atas gerinda. Kayu dimasukkan secara manual ke dalam kantong dari sisi saat tekanan ditarik. Indikator digunakan untuk menunjukkan posisi tekanan. Kayu yang digunakan di kantong penggiling agak pendek, biasanya berukuran panjang 24, 32, atau kadang-kadang 48. Hasil produksi gerinda bentuk kantong relatif rendah dibandingkan dengan gerinda lain dan umumnya bervariasi dari 3 sampai 25 ton pulp kering udara per giling setiap 24 jam. Gerinda tersebut umumnya hanya digunakan di pabrik kecil karena kebutuhan tenaga kerja yang tinggi.

gerinda hidrolik bertekanan air yang pertama kali dikembangkan oleh Voith pada tahun 1910 untuk mengurangi tenaga kerja yang dibutuhkan dalam proses penggilingan. Gerinda ini memiliki dua kantong yang terletak tepat berhadapan di sisi yang satu dengan sisi yang lainnya dengan kantong kantong penyimpan log di atasnya.

Ketika hidrolik yang bertekanan air dioperasikan, kayu otomatis masuk melalui gaya  gravitasi dari kantong menuju mata gerinda. Ketika ruang penuh oleh kayu yang berputar berbalik dan menekan kayu terhadap mata gerinda, rangkaian proses tersebut membutuhkan waktu kurang dari 30 detik. Untuk menjaga beban agar relatif stabil, gerinda tersebut dipasang motor penggerak sinkron berkekuatan  sekitar 4000 sampai 6000 hp dilengkapi dengan alat pengatur waktu yang memungkinkan hanya satu kantong saja yang bisa diisi setiap saat. Silinder tekanan air dikendalikan oleh operator untuk menjaga beban konstan pada motor listrik. Gerinda hidrolik bertekanan air menggunakan mata gerinda yang lebih besar, memiliki lebih banyak gerigi, dan beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi daripada gerinda bentuk tiga kantong, dan menghasilkan peningkatan produksi pulp per giling. Proses masuknya kayu lebih mudah di dalam penggilingan tersebut karena kantong terisi penuh dari dasar hingga mata gerinda. Kecepatan putaran mata gerinda sekitar 240-250 rpm dan produksi yang bervariasi dari sekitar 20 hingga 40 ton pulp kering udara per giling setiap 24 jam. Gerinda ini sangat  populer digunakan di Kanada.

Sebuah variasi dari gerinda hidrolik bertekanan air adalah gerinda besar  Northern, dikembangkan sekitar tahun 1929 dan sejak saat itu banyak digunakan di pabrik bagian Amerika Utara, terutama di Amerika Serikat. Gerinda tersebut memiliki dua kantong rendah yang terletak di atas. Kayu dimasukkan ke kantong dari konveyor dan masuk ke penggilingan saat tekanan ditarik. Pengisian kayu ke dalam satu kantong muat dalam jumlah yang besar. Katup yang ada di dalam kantong hanya terbuka ketika tekanan ditarik dan mengakibatkan kayu tergiling ke mata gerinda. Setiap kantong terdapat operator sendiri yang secara otomatis mengoperasikan katup dan piston. Rangkaian instalasi gerinda besar  Northern diatur dalam suatu rangkaian yang terdiri oleh dua gerinda dalam satu rangkaian dan digerakkan menggunakan tenaga berkekuatan 5000 hp, 11000 volt, dan motor sinkron 60 siklus. Mata gerinda berputar dengan kecepatan sekitar 267 rpm beban motor dikendalikan oleh pusat pengatur listrik. Kayu dengan ukuran 50 inchi bercampur dengan air dan digiling pada mata gerinda dengan tekanan 100-250 psi.

Gerinda terus menerus berputar tanpa gangguan dan membawa kayu menuju mata gerinda. Pengembangan teknologi gerinda terus berkembang dikemudian hari menggantikan gerinda semi otomatis, tujuan utama dalam perkembangan tersebut adalah untuk meningkatkan kapasitas produksi. Yang termasuk gerinda otomatis adalah gerinda tiga kantong, gerinda rantai Warren, dan gerinda cincin atau rotary. Gerinda jenis Kamyr adalah gerinda dua kantong, dioperasikan dengan sistem hidrolik, mata gerinda terus menerus berputar dan dilengkapi dengan perangkat aspring untuk memasukkan kayu di bawah saat tekanan bergerak menuju muatan dan praktis berulang terus menerus. Gerinda jenis  Kamyr terutama banyak digunakan di Eropa.

Gerinda jenis Warren dan gerinda jenis rantai Voith banyak digunakan di Eropa. Pada gerinda ini, kayu ditempatkan pada satu kantong dan ditarik terus-menerus menggunakan rantai yang dirancang khusus menuju mata gerinda. Grip yang berputar menjalankan rantai berada pada sisi luar kayu. Kecepatan biasanya dikendalikan oleh operator untuk menjaga beban konstan pada motor listrik penggerak rantai atau untuk menjaga kecepatan konstan pada poros hidrolik yang digerakkan menggunakan rantai. Gerinda ini hanya memiliki beban konstan dan mempertahankannya saat menekan kayu menuju mata gerinda.

Gerinda cincin atau rotary  adalah gerinda modern dimana mata gerinda diatur sedemikian rupa di bagian dalam cincin atau rotary dengan gerigi yang terbuat dari besi cor yang berbentuk bulan sabit. Cincin atau rotary berputar secara perlahan-lahan (satu putaran sekitar 3 sampai 5 menit) searah jarum jam, sehingga memaksa kayu ditekan terus-menerus ke bawah mata gerinda di dalam kantong berbentuk bulat secara bertahap. Kecepatan putaran mata gerinda jenis Robert sekitar 3500 per menit, dan tekanan sekitar 33 psi, pulp dikeluarkan melalui saluran dari kedua sisinya, kantong penampungan yang digunakan untuk mengatur daya tampung berada pada badan gerinda.  Aliran minyak yang menuju motor fluida diatur sedemikian rupa agar tetap konstan, dan kecepatan putaran cincin atau rotary dipertahankan agar tetap konstan yang diatur melalui operator. Dalam setiap jenis gerinda, tekanannya tidak seragam, tetapi berbeda tergantung dari mata gerinda dan ring luarnya. Karena muatan penggilingan yang besar dengan kecepatan tinggi sehingga tidak meninggalkan serpihan kasar pada saat penggilingan.

3.5.       Refiner

Refiner di unit persiapan bahan merupakan mesin penting dan sangat menentukan kelancaran mesin kertas dan kualitas kertas yang dihasilkan. Disisi lain mesin refiner merupakan mesin yang mengkonsumsi energi paling besar. Operator refiner sering hanya mengacu ke freeness dan kekuatan serat yang dapat dicapai tetapi kurang memperhatikan jumlah energi per ton pulp yang digunakan serta kapasitas optimal mesin refiner, sehingga refiner sering menjadi bottle neck dan mesin kertas terpaksa menurunkan kecepatan karena ada gangguan di salah satu mesin refiner. Perpindahan massa dan perpindahan energi refiner tidak diketahui secara pasti, akan tetapi terjadi dampak yang signifikan terhadap kelancaran mesin dan kualitas produk.

                Defibrator adalah termomekanik pembuatan pulp refiner dimana bahan pulp, seperti serpihan kayu, dan uap antara cakram gerinda berputar (rotor) dan disk stasioner (stator) masing-masing dengan alur radial pada permukaan grinding. Serpihan kayu dimasukkan ke pusat dan dipecah sebagai gaya sentrifugal mendorong mereka menuju lingkar cakram dimana alur yang lebih halus untuk menghasilkan serat kayu. Ukuran dari serat halus bisa sampai batas tertentu dikendalikan dengan mengubah jarak antara cakram dimana jarak yang dekat menghasilkan serat halus tetapi juga membutuhkan kekuatan grinding lebih tinggi. Kapasitas per mesin sangat ditentukan oleh kecepatan rotor, jauh di atas 1000 rpm.

3.6.       Perbandingan antara Metode Mekanik dan Metode Kimia

Tabel 1. Perbandingan metode mekanik dengan metode kimia

Metode Mekanik

Metode Kimia

Kelebihan 1. Segi Kualitas ·    Yield 90-95 % ·    Tidak Berbau 2. Segi Ekonomi ·    Biaya produksi lebih kecil 3. Segi Ekologi ·    Tanpa penggunaan bahan kimia ·    Memberikan rendemen yang lebih tinggi (90-98%) Kekurangan 1. Segi Kualitas ·    Kekuatan kurang dan tidak stabil ·    Sulit diputihkan ·    Banyak serat kayu  yang rusak ·    Bahan baku kayu daun jarum dan kayu daun lebar berkerapatan rendah 2. Segi Ekonomi ·    Waktu pemasakan yang panjang 3. Segi Ekologi ·    Penggunaan energy yang lebih tinggi untuk menggerakkan gerinda besar

Kelebihan 1. Segi Kualitas ·    Kekuatan pulp kuat dan stabil ·    Pulp lebih mudah di putihkan ·    Serat kayu yang rusak relatif sedikit ·    Semua jenis kayu bisa digunakan sebagai bahan baku 2. Segi Ekonomi ·    Waktu pemasakan yang pendek 3. Segi Ekologi ·    Efisien dalam penggunaan kembali bahan kimia dan energy Kekurangan 1. Segi Kualitas ·    Yield 50% ·    Berbau busuk 2. Segi Ekonomi ·    Biaya produksi lebih mahal karena penggunaan bahan-bahan kimia dalam jumlah besar 3. Segi Ekologi ·    Berpotensi mencemari lingkungan ·    Memberikan rendemen yang lebih rendah (40-52%)

IV.        PENUTUP

4.1.       Kesimpulan

Dari pembahasan secara umum yang telah dipaparkan, dapat diketahuai bahwa pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat (kayu maupun non kayu) melalui berbagai proses pembuatannya (mekanis, semikimia, kimia). Pulp terdiri dari serat-serat (selulosa dan hemiselulosa) sebagai bahan baku kertas. Macam-macam proses pembuatan pulp ada tiga. Proses yang paling sering digunakan dalam pembuatan pulp adalah proses kimia yaitu proses sulfat (kraft), proses mekanik dan proses semi kimia. Macam-macam proses Kimia : Proses Sulfat (Kraft) Proses Soda Proses Sulfit Proses pembuatan pulp secara kimia dengan proses sulfat : Pemilihan jenis kayu Persiapan kayu Pulping Washing Refining Oksigen Delignification Bleaching

4.2.       Saran

            Dengan adanya pembahasan mengenai industri kertas dengan metode mekanik Modifikasi produk, untuk meningkatkan usia produk (tahan lama), untuk mempermudah daur ulang dan minimisasi dampak lingkungan dari pembuangan produk tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Rana. 2013. Proses Pembuatan Pulp Secara Mekanik. http://ranaardila.blogspot.com/2013/04/proses-pembuatan-pulp-secara -mekanik.html Diunduh pada tanggal 16 Mei 2013.

James P. Casey. 1966. Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology Volume 1. Interscience Publisher Inc. New York

Anonim. Pulp and Paper. http://www.authorstream.com /Presentation/aSGuest136252-1431643-pulp-and-paper/. Diakses pada tanggal 16 Mei 2013.

Anonim. Kertas. http://kertassss.blogspot.com/. Diakses pada tanggal 16 Mei 2013.

Faisal. 2013. Industri Kertas. http://faisalichal.blogspot.com/2013/01/industri-kertas-a.html/ Diakses pada tanggal 16 Mei 2013.