PERKENALAN PEMBUATAN KERTAS

PENDAHULUAN

Bagian ini didesain untuk menyediakan perkenalan terhadap komponen fine paper machine kepada para operator.

Dalam industri kertas saat ini, perkembangan teknologi menempatkan kebanyakan perusahaan kertas pada posisi yang setara. Hanya orang-orang yang sehari-harinya mengoperasikan dan memelihara peralatan yang membuat perbedaan di antaranya.

Tinjauan Fine Paper Machine

Sistem yang membentuk fine paper machine umumnya terdapat pada level basement atau pada level operating floor dari bangunan paper machine.

Level basement adalah lantai dasar dari bangunan paper machine. Operasi paper machine sebenarnya terjadi di lantai dua.

Terminologi

Untuk memahami fundamental dari pembuatan kertas, operator pertama-tama harus memiliki pemahaman terhadap terminologi yang berkaitan dengan pembuatan kertas. Materi pelatihan memuat daftar kata terminologi yang akan digunakan sebagai referensi  ketika istilah-istilah baru diperkenalkan.

PROSES PEMBUATAN KERTAS 

Kata “paper” berasal dari tanaman papyrus. Orang Mesir berperan dalam menghasilkan materi tulisan pertama dengan menempelkan lapisan tipis getah tanaman papyrus dalam pola berkisi-kisi, kemudian menekan lapisan tersebut pada lembaran yang halus.

Orang Cina kemudian memperbaiki cara membuat kertas dengan menggunakan suspensi sutera dan bambu atau serat kulit kayu mulberi. Serat ini dilarutkan ke dalam air dan dituangkan ke saringan bambu. Saringan kemudian digoyangkan, sementara air dikeluarkan, menyebabkan serat interlock (saling berkait).  Serat yang tertinggal dijemur sampai kering dan membentuk selembar kertas.

Mill pulp dan paper modern dan mekanis menggunakan serat kayu sebagai bahan dasar mentah. Proses ini, sekalipun lebih efisien dan cepat daripada metode Cina, menggunakan langkah-langkah dasar yang sama.

Campuran serat dan air dipersiapkan (stock preparation) dan didistribusikan ke alat pembentuk (fourdrinier). Air harus dikeluarkan dari campuran ini untuk membentuk lembaran kertas. Kelebihan kelembaban harus dihilangkan sebelum produk akhir kertas dihasilkan (bagian press and dryer).

Proses ini berlangsung pada sebuah fine paper machine pada kecepatan lebih dari 3000 feet per menit. Kecepatan mesin berada dalam jangka 2600 fpm sampai 3200 fpm.

Gambar 2-1  memperlihatkan bagian depan (tending side) dari sebuah fine paper machine . Bagian belakang (drive side) dari mesin berisi motor penggerak, hidrolik, dan sistem pelumasan, dan alat-alat lainnya.

Gambar 2-1. Fine Paper Machine

Gambar 2-1 juga mengilustrasikan bahwa paper machine sangat kompleks dan terbagi atas enam bagian utama :

1.  Former section

2.  Press section

3.  Main dryer section

4.  Size press section

5.  After size dryer section

6.  Calender and reel section.

Istilah-istilah umum lainnya yang digunakan ketika membahas paper machine adalah wet end dan dry end.

Sistem-Sistem Utama

Berikut adalah daftar sistem-sistem utama dari sebuah fine paper machine :

         1.   Stock preparation

         2.   Chemical preparation

         3.   Headbox

         4.   Forming section

         5.   Press section

         6.   Broke system

         7.   White water system

         8.   Dryer section

         9.   Size press section

        10.   Calender

        11.   Reel

        12.   Winder

        13.   Roll handling and wrapping

Persiapan Stock 

Wet end dari paper machine dimulai dengan area persiapan stock. Stock prep area terdiri atas sistem kompleks yang terdiri atas chests, pipa-pipa, dan peralatan terkait. Komponen-komponen ini digunakan untuk memproses bahan mentah berserat yang berasal dari pulper dan menghasilkan stock yang akan dikirim ke headbox. Stock harus seragam, konsisten, dan memenuhi standar yang ditentukan sesuai pesanan customer.

Area persiapan stock menerima hardwood pulp dari bleached pulp mill, yang menyimpannya dalam high density storage tanks sampai siap untuk digunakan. Softwood pulp dipasok dari softwood pulpers.

Gambar 2-2. Diagram Persiapan Stock yang Disederhanakan

Stock hardwood dan softwood meninggalkan masing-masing chest-nya dan serat dikondisikan di dalam refiner hardwood dan softwood sebelum dikirimkan ke blend chest.

Machine broke yang dapat diproduksi pada titik-titik berbeda dari paper machine disimpan di dalam broke storage chests dan dari sana dipompa menuju blend chest. Blend chest adalah tempat di mana hardwood, softwood dan broke dicampur bersama-sama.

Campuran stock kemudian dipompa oleh blend chest pump menuju machine chest. Machine chest pump menarik stock dari machine chest memompanya melewati tickler refiner memasuki stuff box.

Umpan stock dari stuff box menuju sistem perpipaan dari off machine silo. Konsistensi stock diturunkan dengan pengenceran menggunakan white water dari off machine silo.

Keluaran stock dari off machine silo melewati cleaners.

Stock yang lolos dari cleaners dipompa melewati screen primer sebagai proses akhir untuk memisahkan kontaminan. Dari situ, stock bergerak menuju headbox, di mana stock siap untuk dibentuk menjadi lembaran kertas.

Chemical Preparation

Variasi bahan kimia dan mineral dipergunakan sebagai aditif dalam pembuatan kertas. Aditif digunakan untuk membantu atau meningkatkan proses pembuatan kertas, atau untuk mendapatkan properti tertentu pada kertas.

Aditif yang dipergunakan dalam proses pembuatan kertas pada fine paper machine meliputi :

    1.   Alum

    2.   Brine

    3.   Caustic

    4.   Clay

    5.   FAS (formamidine sulfinic acid)

    6.   OBA (optical brightener additive)

    7.   GCC (calcium carbonate)

    8.   Retention aid

    9.   Starch (size)

   10.   Slimicide

   11.   Additives

Untuk memastikan kualitas kertas yang sesuai, aditif ditambahkan pada berbagai titik di sistem persiapan stock.

Berbagai variasi bahan kimia dan mineral dipergunakan sebagai aditif dalam pembuatan kertas. Sementara starch, filler, size, dan zat pewarna ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dan penampilan, bahan kimia lainnya digunakan terutama untuk tujuan pengendalian.

Headbox

Stock dikirimkan ke mesin melalui hydraulic headbox, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-3, dengan automatic slice control.

Headbox merupakan komponen paper machine yang mengarahkan aliran stock yang teratur dan seragam menuju forming section dari paper machine.

Headbox juga harus memproduksi aliran yang seragam tekanannya sepanjang ukuran lebar dari slice.

Keseragaman vital dalam produksi kertas yang berkualitas. Headbox didesain untuk memastikan bahwa jumlah stock yang seimbang diumpankan secara terus-menerus ke paper machine pada kecepatan yang terkontrol.

Pada titik di mana stock meninggalkan headbox, konsistensi air sekitar 99,5 %,  sementara konsistensi serat dan aditif 0,5 %.

Gambar 2-3. Headbox

Forming Section

Forming section adalah sebuah fourdrinier dengan sebuah Sym-former top wire former.

Fungsi forming section pada sebuah paper machine, seperti yang ditunjukkan Gambar 2-4, adalah menerima stock yang sudah diencerkan dari headbox dan memisahkan air dari serat. Ketika air dikeringkan dan divakum dari stock slurry, serat mulai overlap dan saling mengikat, membentuk lembaran kertas.

Former terdiri atas sebuah wire (forming fabric terbuat dari serat sintetis) yang berotasi di antara breast roll (di dekat headbox) dan couch roll (di dekat press).

Gambar 2-4. Forming Section

Press Section

Fungsi dari, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-5, adalah untuk memisahkan air secara mekanik dari sheet.

Air dipisahkan dengan meremas sheet pada sela yang dibentuk oleh dua buah roll. Continuous synthetic fabric belts, dikenal juga sebagai wet press felts, atau felt saja, digunakan pada nip (jepitan) untuk mengabsorb air yang ditekan keluar dari sheet.

Gambar 2-5. Press Section

Sistem Broke

Fungsi dari sistem broke, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-6, adalah mengambil kembali serat dari proses paper machine, menyimpan serat sementara, dan mengembalikan serat ke sistem stock untuk digunakan lagi. Broke adalah istilah  yang digunakan untuk kertas-kertas yang tidak dijual sebagai kertas.

Serat berasal dari kertas yang telah terbentuk, yang karena suatu hal, tidak digulung ke jumbo roll pada reel. Kertas tersebut mungkin masih berbentuk pulp, atau sudah kering sepenuhnya. 

Gambar 2-6. Sistem Broke

Sistem White Water

Sistem white water memiliki dua fungsi: pertama adalah untuk mengambil kembali serat dari air yang digunakan pada proses pembentukan, dan yang kedua adalah memasok white water ke area di mana ia dibutuhkan.

Gambar 2-7. Sistem White Water

Dryer Section

Sheet yang meninggalkan press section dengan kelembaban lebih kurang 60 %. Dryer section menurunkan kelembaban yang tersisa pada sheet dalam dua tahap. Tahap pertama terdapat di main section. Tahap kedua terjadi setelah sheet melewati size press. Size press menambahkan lagi starch dan kelembaban pada sheet, sehingga sheet perlu dikeringkan lagi.

Dryer section utama terdiri dari dryer yang dibagi-bagi ke dalam fabric section. Diameter dryer biasanya 72”.

Dryer can, seperti yang ditunjukkan Gambar 2-8, dipanaskan dengan uap. Steam dikirimkan ke masing-masing can dari sistem steam mill. Sebagian steam terkondensasi di dalam can. Kondensat ini harus dipisahkan sebelum berkumpul terlalu banyak di dalam can.

Gambar 2-8. Dryer Section

Size Press

Size press, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-9, merupakan unit coating permukaan. Fungsinya adalah melapisi kedua sisi lembar kertas dengan menggunakan metode transfer film. Pada metode ini, film tipis starch, disapukan ke permukaan size press rolls dengan menggunakan size press application heads.  Application head tidak terlihat pada Gambar 2-9. Lapisan film ini ditransfer ke kertas pada bagian sela.

Gambar 2-9. Size Press

Calender

Fungsi calender, seperti yang ditunjukkan Gambar 2-10, adalah untuk mengontrol ketebalan dan kehalusan permukaan dari kertas.

Keseragaman ketebalan merupakan atribut yang penting, yang dibutuhkan ketika membangun rol berkualitas bagus, karena berperan dalam kepuasan customer.

Keseragaman ketebalan pada roll baja, calender roll atas dan bawah, berada di bawah tekanan cukup besar. Selama proses ini, kertas akan kehilangan lebih kurang 15-20 %  ketebalan aslinya (caliper).

Gambar 2-10. Calender

Reel Section

Fungsi dari reel section, seperti yang ditunjukkan Gambar 2-11, adalah menyediakan car untuk menggulung lembaran kertas yang sudah selesai diproses menuju reel. Setelah kertas selesai digulung ke reel, reel dikirim ke winder di mana reel dipotong menjadi gulungan yang lebih kecil lebarnya untuk keperluan pengapalan.

Gambar 2-11. Reel

Winder

Jumbo reel yang penuh dikirimkan ke unwind stand (tidak terdapat pada gambar) oleh dry-end bridge crane.

Pada paper mill yang baik, kertas dibuat pada roll berukuran besar untuk menyederhanakan produksi. Banyak aplikasi yang tidak membutuhkan kertas pada roll besar seperti itu, sehingga pasti ada metode untuk memproduksi  roll yang berukuran lebih kecil tapi tetap bisa digunakan.

Two-drum winder, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2-12, digunakanan untuk melepaskan lilitan sheet dari jumbo reel, memotongnya sesuai lebar yang diinginkan, dan menggulungnya kembali ke dalam kumpulan roll yang lebih kecil.

Ketika kertas digulung kembali menjadi roll yang lebih kecil, kertas dikirim ke pembungkus roll dan finishing area untuk persiapan pengiriman ke customer.

Gambar 2-12 Winder

Penanganan dan Pembungkusan Roll

Roll stops, conveyors, upenders, wrapping machines, scales, and motorized trucks merupakan bagian dari proses penanganan dan pembungkusan roll. Beberapa fungsi dijalankan secara otomatis oleh sistem untuk melakukan sorting, packaging, dan penyimpanan finished roll yang baik.

Fungsi keseluruhan dari sistem penanganan dan pembungkusan roll adalah untuk:

       1.   Menerima finished roll dari paper machine winder untuk sorting.

       2.   Mengelompokkan roll untuk pembungkusan

       3.   Membungkus dan melabeli roll.

       4.   Mengangkut roll yang sudah dibungkus ke dok dan warehouse untuk penyimpanan dan pengapalan.