Proses Pembuatan Kertas

Kertas adalah lembaran yang terbuat dari serat yang berasal dari serat, air dan bahan aditif kertas, kemudian dibentuk lembaran pada saringan halus/wire (Smook, 1998).

Kertas merupakan bahan lentur  yang digunakan untuk penulisan, pengemasan, dan berbagai keperluan khusus lainnya. Terbuat dari jaringan serat (biasanya dari kayu atau tumbuhan lainnya) dalam bentuk slurry, kemudian dibentuk di atas wire atau screen, dan dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Juga terdapat penambahan beberapa bahan aditif dan bahan pengisi (Chistopher J.B, 1996)

Kertas secara tradisional didefinisikan sebagai lembaran yang ditekan pada penyaringan dari larutan fiber. Produk kertas saat ini umumnya sama dengan definisi tersebut, tetapi produk kertas kebanyakan juga mengandung bahan aditif non serat. Kertas atau yang dalam bahasa Inggris disebut paper diturunkan dari nama sebuah tanaman, papyrus. Orang Mesir kuno memproduksi material pertama yang digunakan untuk menulis dengan cara mengepres lapisan batang secara bersamaan. Bahan utama pembuat kertas adalah pulp. Serat pulp biasanya berasal dari tumbuhan (Fauzie, 2012).

Kertas adalah lembaran yang terdiri dari serat-serat selulosa yang saling tempel-menempel dan jalin-menjalin. Pada beberapa jenis kertas tertentu ditambahkan beberapa bahan penolong berupa zat organik atau anorganik pada umumnya kertas yang diproduksi dapat dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan penggunaannya, yaitu:

1.    Kertas Budaya, terdiri atas kertas koran, kertas cetak, kertas tulis dan kertas untuk keperluan bisnis.

2.    Kertas Industri, terdiri atas kertas pengemas, kertas kraft, kertas rokok, karton dan kertas pembungkus.

3.    Kertas lain, yaitu kertas yang tidak termasuk ke dalam golongan tersebut, misalnya kertas tissue (Fauzie, 2012).

Bahan Baku Kertas

             Dalam industri kertas modern bahan baku merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan kualitas kertas yang dihasilkan, bahan baku utama pembuatan kertas sering disebut istilah pulp. Pulp merupakan kumpulan serat selulosa dan hemiselulosa yang berasal dari tumbuh-tumbuhan baik tumbuhan kayu (wood) maupun bukan kayu (nonwood) yang mempunyai sifat dapat diuraikan dalam air dan dibentuk kembali menjadi lembaran. Pengambilan serat dari tumbuhan dilakukan melalui proses pulping yaitu dengan menguraikan jalinan antar serat pada kayu secara mekanik dan kimia. Selain menyediakan serat juga dapat diperoleh dari hasil daur ulang kertas bekas (secondary fiber).

             Dari segi penggunaan, tumbuhan berkayu dapat dibagi dalam dua kelompok besar diantaranya :

Tumbuhan Kayu Daun (Hardwood)

             Tanaman kayu daun yang biasanya juga disebut hardwood adalah tanaman yang memiliki daun sempurna yaitu memiliki tangkai daun, tulang daun dan helai daun. Pengambilan serat dari tanaman ini pada umumnya secara kimia merupakan sumber penghasil serat pendek (short fiber) dengan panjang serat 900µm - 1600 µm. Serat pendek ini memberikan kontribusi dalam pembentukan formasi kertas yang baik yang banyak digunakan untuk produksi fine paper, dan umumnya pulp yang dihasilkan dari jenis ini memiliki kekuatan yang rendah. Contoh hardwood yaitu : Eucalyptus alba, Acacium mangium, Albizia falcataria (Casey, 1983).

Tumbuhan Kayu Jarum (Shoftwood)

             Tanaman kayu berdaun jarum (coniferus) yang biasa juga disebut dengan softwood adalah tumbuhan yang memiliki daun berbentuk jarum. Tanaman ini memiliki karakteristik serat yang panjang dan selain itu tanaman berdaun jarum ini mempunyai daun yang tidak sempurna. Softwood merupakan bahan baku yang umum digunakan dalam industri pulp yang berkualitas tinggi dan akan menghasilkan kekuatan yang sangat baik.

             Ciri khas yang membedakan kayu daun dan kayu jarum tersebut adalah komposisi selnya, Diana pada kayu daun terdapat sel pembuluh (vessel) sedangkan pada kayu jarum tidak ada. Perbedaan dari kedua jenis kayu tersebut adalah kayu daun tersusun dari serabut trakeid dan parenkim. Perbedaan yang paling penting dari kedua jenis kayu ini terletak pada panjang seratnya, dimana pada kayu daun memiliki panjang serat rata-rata 2,0 mm dan diameter 22µm, sedangkan kayu jarum memilik panjang serat rata-rata 4mm dan diameter 40µm. Tanaman ini sangat baik pertumbuhannya pada daerah subtropis dan cocok untuk berbagai proses pulping baik secara mekanik atau kimia. Contoh dari kayu jarum yaitu: Pinus merkussi, Picea (Cemara), Auricaria (Smook, 1998).

             Perbedaan lain terletak pada komposisi kimia, dimana umumnya kayu daun mengandung selulosa lebih banyak dan sedikit lignin jika dibandingkan angan kayu jarum yang mempunyai kadar lignin tinggi (Smook, 1998).

             Komposisi kimia rata-rata kayu daun dan kayu jarum dapat dilihat pada tabel :

Tabel 2.2 Komponen Kimia Kayu

Jenis Kayu	Selulosa	Hemiselulosa	Lignin	Ekstraktif
Kayu Jarum	42 ± 2%	27 ± 2%	28 ± 3%	3 ± 2%
Kayu Daun	45 ± 2%	30 ± 2%	20 ± 4%	5 ± 3%

             Kayu jarum memiliki ketebalan dinding sel lebih kecil dan cepat menjadi tipis selama pembentukan lembaran (Smook, 1998).

             Berikut ini adalah jenis-jenis pulp yang umum digunakan di Indonesia:

1.   LBKP (Leaf Bleached Kraft Pulp)

LBKP adalah pulp kimia kraft yang menggunakan kayu dari tumbuhan yang berjenis kayu daun lebar yang memiliki serat pendek (panjang seratnya kurang dari 1,6 mm) dengan melalui proses pemutihan, sehingga pulp berwarna putih.

2.   NBKP (Needle Bleached Kraft Pulp)

NBKP adalah pulp kimia kraft yang menggunakan kayu dari tumbuhan berjenis kayu jarum (softwood) yang memiliki serat panjang (panjang seratnya lebih dari 1,6 mm) dengan melalui proses pemutihan, sehingga pulp berwarna putih.

             Persamaan dari kedua jenis pulp tersebut adalah dalam proses pemasakan, keduanya menggunakan proses sulfat atau kraft. Namun demikian kedua jenis pulp tersebut memiliki pengaruh yang berbeda terhadap kualitas kertas yang dihasilkan. Kertas yang dibuat dengan pulp serat pendek akan memiliki formasi yang baik namun kekuatannya kurang, sedangkan pulp dari serat panjang memiliki kekuatan yang tinggi namun formasi kurang baik. Oleh karena itu untuk menghasilkan lembaran kertas yang memiliki formasi dan kekuatan yang baik maka dilakukan pencampuran (blending) antara keduanya.

Proses Produksi Kertas

             Kertas merupakan lembaran tipis dari pulp yang telah dicampur dengan bahan kimia penolong guna meningkatkan mekanis kertas.

             Proses produksi merupakan usaha untuk mengubah sesuatu barang menjadi barang lainnya atau usaha untuk mewujudkan suatu usaha. Untuk melakukan perubahan dan transformasi tersebut diperlukan faktor-faktor produksi. Di samping itu diperlukan pula bahan mentah atau barang setengah jadi yang akan di transformasikan menjadi barang lain (Fauzie, 2012).

             Kegiatan memproduksi dikelola oleh bagian atau departemen produksi dan operasi. Dengan demikian hal-hal yang berkaitan dengan pengelolaan kegiatan memproduksi digolongkan sebagai manajemen produksi dan operasi (production and operation management). Hal-hal yang berhubungan dengan usaha mentranfsormasikan sesuatu barang menjadi barang lain merupakan tanggung jawab dari manajemen produksi. Tanggung jawab tersebut meliputi merancang dan melaksanakan proses transformasi atau konversi yang paling efisien. Keefektifan manajemen produksi dan operasi biasanya diukur dari kemampuannya untuk menciptakan barang atau jasa yang bermutu, meminimumkan biaya produksi dan dalam jangka panjang mampu mengembangkan barang atau jasa sesuai dengan perkembangan selera konsumen.

             Proses pembuatan kertas berdasarkan proses produksi dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

1.    Tahap persiapan bahan baku (Stock Preparation).

2.    Tahap pembentukan lembaran kertas (Paper Machine Process).

3.    Tahap penyelesaian (Finishing Product).

Proses di Tahap Persiapan Bahan Baku (Stock Preparation)

             Proses pembuatan kertas dimulai dari stok pereparation. Pada bagian ini¸ bahan baku, air dan bahan kimia diolah sedemikian rupa sehingga stock siap untuk dibuat lembaran kertas.

             Stock preparation terdiri dari empat tahapan utama:

1. Proses Pembuburan (Pulping)

Proses pembuburan merupakan proses penghancuran lembaran pulp menjadi buburan pulp. Proses pembuburan ini berlangsung di dalam mesin pulper dengan menggunakan campuran air proses. Lembaran-lembaran pulp dimasukkan secara manual oleh operator ke dalam mesin pulper. Di dalam mesin pulper terdapat agitator yang berguna untuk mengaduk buburan pulp agar tercampur rata. Selain itu juga terdapat buffle di dinding pulper yang berguna untuk memecah aliran agar turbulen sehingga buburan pulp dapat tercampur.

2. Pembersihan (Cleaning)

Setelah pulp dibuburkan, buburan pulp tersebut ditampung di dalam pulper chest untuk kemudian dialirkan ke High Consistency Cleaner (HCC) untuk dibersihkan. Prinsip kerja HCC ini dengan menggunakan prinsip kerja sentrifugasi. Di dalam HCC ini, buburan pulp dibersihkan dari bahan-bahan pengotor yang terbawa bersama pulp, seperti pasir, kawat, dan kotoran lainnya) yang memiliki berat jenis lebih besar dari pada pulp. Fase berat akan turun ke bawah sedangkan fase ringan (buburan pulp) akan terangkat ke atas memasuki Double Disc Refiner (DDR).

3. Proses Penggilingan (Refining)

Proses penggilingan yaitu proses penghancuran serat dengan cara menggiling agar mendapatkan karakteristik serat seperti yang diinginkan. Tujuan dari proses ini adalah memperluas permukaan serat sehingga ikatan antar serat menjadi lebih kuat. Serat yang telah mengalami proses pulping dan cleaning selanjutnya digiling di Double Disc Refiner (DDR). Perubahan fisik dalam serat akibat proses penggilingan adalah pemotongan fiber, berkurangnya tebal dinding serat selulosa , perubahan daya ikat terhadap air dan bentuk serat lebih seragam. Biasanya penggilingan ini dilakukan sampai mendapat derajat giling (freeness) yang diinginkan. Nilai freeness ditentukan bukan dari lamanya waktu penggilingan tapi dari besarnya daya (power) yang dipakai dalam Kilo Watt per Hours (KWh).

4. Proses Pencampuran (Mixing)

Proses mixing merupakan proses mencampur pulp serat pendek, pulp serat panjang dan broke dengan tujuan agar didapat tensile strength yang tinggi. Setelah dicampur di dalam pipa mixing, selanjutnya buburan kertas dialirkan di medium chest dan machine chest untuk ditampung sementara.

Proses di Paper Machine

Pada tahap ini, buburan pulp yang disiapkan oleh bagian stock preparation diolah menjadi bahan jadi yaitu lembaran-lembaran kertas dalam bentuk jumbo roll. Tahap-tahap pada bagian ini adalah stuff box, cleaner, screener, head box, wire part, pressing, pre dryer, surface sizing, after dryer, calendering dan reeling.

1. Stuff box

Stuff box merupakan penghubung antara bagian stock preparation dan paper machine. Buburan pulp disini memperoleh internal sizing dengan penambahan cationic starch, dyestuff, dan AKD. Buburan pulp dari stuff box tersebut akan dipompa menuju cleaner part.

2. Cleaner

Buburan pulp dibersihkan lagi dengan Centri Cleaner dengan menggunakan prinsip sentrifugasi yang terdiri dari 4 tahapan pembersihan. Tahap pertama dibersihkan di cleaner 1 dan merupakan cleaner yang paling teliti. Buburan pulp yang bersih akan keluar dari bagian atas menuju horizontal screen, sedangkan yang kotor akan keluar melalui bagian bawah cleaner 1 menuju cleaner 2. Begitu seterusnya hingga cleaner 4. Campuran yang bersih akan dimasukkan kembali ke cleaner 3 dan campuran yang kotor akan dibuang ke waste water pit.

3. Screener

Buburan pulp disaring kembali berdasarkan ukurannya. Pulp yang lolos adalah serat yang halus dan bersih, sedangkan serat yang tidak lolos merupakan serat yang kasar dan kotor sehingga akan ditolak dan dialirkan kembali ke pack pulper. Bahan yang lolos akan dialirkan menuju Head Box. Pada saat masuk ke horizontal screen buburan pulp ditambah retention aiduntuk mengikat serat-serat pulp dari bahan-bahan kimia penunjang.

4. Head Box

Pada bagian ini pulp untuk pertama kalinya dibentuk lembaran-lembaran kertas di atas wire part.

5. Wire Part

Buburan pulp dibentuk lembaran-lembaran di atas plastic wire dengan hydrofoil yang telah berbentuk lembaran-lembaran mengalami proses dewatering. Di dalam proses ini ada dua macam pengeringan, yaitu pengeringan dengan memanfaatkan gaya gravitasi dan pengeringan dengan menggunakan suction.

6. Press Part

Lembaran kertas dari wire selanjutnya akan melewati press part melalui felt. Fungsi press part adalah untuk menghilangkan air yang tersisa pada lembaran kertas.

7. Dryer I

Setelah melewati press part, lembaran kertas akan mengalami pengeringan pertama.

8. Surface Sizing

Setelah keluar dari pengeringan pertama, lembaran kertas diberi sizing berupa tapioka.

9. Dryer II

Selanjutnya lembaran kertas mengalami pengeringan kedua.

10. Calendering

Calendering berfungsi untuk melicinkan permukaan kertas.

11. Reeling

Prosess reeling merupakan proses penggulungan kertas sehingga menjadi jumbo roll. Selanjutnya jumbo roll ini akan diproses di finishing Product.

 
Bahan Penunjang Proses

1. Filler

Filler adalah bahan yang ditambahkan pada stock yang berfungsi untuk mengisi ruang antara serat sehingga memperbaiki sifat kertas seperti sifat optik, print ability serta untuk menurunkan biaya produksi, sebab harga filler lebih murah daripada serat. Namun pemakaian filler juga mempuyai kelemahan yaitu: menurunkan kekuatan ikatan antara serat, menimbulkan debu dan kertas lebih abrasive sehingga wire dan peralatan cetak akan cepat aus. Jenis bahan aditifnya adalah Clay (Kaolin), Calsium Carbonat (CaCO₃), Talk dan Titaniumoksida (TiO₂).

2. Sizing Agent

             Sizing agent berfugsi untuk:

• Supaya serat-serat pulp tidak terlalu cepat menyerap tinta sehingga hasil goresan tinta tidak tembus sampai baliknya.
• Mengurangi laju penetrasi ke dalam kertas.
• Menstabilkan moistur kertas.

3. Optical Brightening Agent (OBA)

OBA berfungsi untuk meningkatkan tingkat kecerahan (brigthness) kertas.

4. Dyes/Pigmen

Dyes/Pigmen merupakan pewarna yang dapat berasal dari bahan organik ataupun nonorganik. Penggunaan dye/pigmen dengan CaCl₂ akan meningkatkan kekuatan pulp dalam menyerap dye/pigmen.

5. Starch (pati)

Pati berfungsi untuk:

• Merekatkan serat-serat kertas sehingga ikatan antar serat akan menjadi lebih kuat.
• Memperbaiki kualitas cetak.
• Memperbaiki surface sizing supaya bahan-bahan penunjang lain lebih kuat terikat.

6. Retention Aid

Retention aid berguna untuk menstabilkan kedudukan filler dalam kertas. Biasanya senyawa yang digunakan sebagai retention aid merupakan polimer dengan berat molekul tinggi dan bersifat kationik.

7. Alum

Rumus kimia yang dipakai adalah Al2(SO₄)₃.18H₂O berupa padatan putih serta larut dalam air. Alum berfungsi sebagai bahan koagulan untuk mengikat sizing agent dengan serat kertas. Ikatan ini menghasilkan koloid dalam kertas sehingga penambahan sizing agent lebih efektif dan mengatur pH kertas.

8. Mikrobiosida

Mikrobiosida digunakan untuk menghambat pertumbuhan dan mematikan mikroorganisme dalam buburan pulp.

9. Deafoamer

Defoamer merupakan bahan untuk mencegah busa. Defoamer mempunyai pH 10,5±1.

10. NaOH

Kaustik soda berfugsi sebagai pencuci dan penetralisir pada white water.

11. CaCl₂

Bersama degan dye pigmen, kalsium klorida berfungsi meningkatkan kekuatan pulp dalam menyerap dye/pigmen.

12. Poly Aluminium Chloride (PAC)

PAC yang berfungsi untuk menstabilkan pH dan mengikat serat. Larutan PAC setara dengan 1,3 kg bahan yang belum diencerkan. Konsistensi pada saat dipakai adalah 10% PAC ditambahkan di bagian Silo Pit dan white water pit.

13. Alkyl Keton Dimer (AKD)

AKD berfungsi meningkatkan water resistance (daya tahan kertas terhadap penyerapan tinta). AKD merupakan internal sizing agent yang sangat reaktif dalam pembuatan kertas alkaline (basa). Apabila water resistance dinaikkan dari standar, maka pemakaian AKD boleh ditingkatkan sesuai dengan kebutuhan.

14. Wax Sizing

Wax sizing merupakan bahan pelicin kertas agar terlihat lebih glossy. Wax ini berbahan baku parafin dan berbentuk emulsi (Aqueous emultion). Saat ini yang digunakan adalah santowax dan taiwax.

15. PVA (Polyvinyl alcohol)

PVA berfungsi sebagai bahan water resistance kertas.