TEKNOLOGI KERTAS I
Translate Handbook of Paper and Board Stock Preparation Page 150 - 165 DISUSUN OLEH:
1. Feramdhani Widianto Dwiputra (012.12.017) (012.12.017) 2. Lingga Mediatama (012.12.018) (012.12.018) 3. Vita Rahmi Nurfitriana (012.12.019) (012.12.019) 4. Aryo Bimo (012.12.020) (012.12.020) 5. Muhammad Putra Nugraha (012.12.021) (012.12.021) 6. R. Aryawan Nugroho (012.12.022) (012.12.022) 7. Arfan Nurgana (012.12.023) (012.12.023) 8. Muhammad Alkharis (012.12.024) (012.12.024)
TEKNOLOGI PENGOLAHAN PULP DAN KERTAS 2012 – INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG
4 Stock Preparation
4.1 Overview
Herbert Holik Tujuan dari fiber stock preparation system adalah untuk memodifikasi bahan baku yang masuk yang berbeda yang mana stock yang sudah selesai akhirnya dipasok ke mesin kertas sesuai persyaratan dari mesin kertas dan tuntutan kualitas pada kertas atau papan yang dihasilkan. Bahan baku yang digunakan adalah berbagai jenis virgin pulp serta recovered papers. Tersedia dalam bentuk bal, bahan lepas, atau, dalam pabrik terpadu, sebagai suspensi. Stock yang sudah selesai adalah sebuah suspensi dari kualitas yang ditetapkan selama campuran dan karakteristik serat, bahan aditif, dan bahan yang tidak diperlukan diperhatikan. Kualitas ini pada dasarnya menentukan kemampuan mesin kertas dan merupakan dasar untuk kualitas akhir kertas dan papan. Stock preparation system terdiri dari beberapa unit proses yang disesuaikan satu sama lain. Efisiensi masing-masing dan ketahanan uji mesin pengolahan tergantung pada sifat suspensi seperti konsistensi dan jumlah serpihan serta puing-puing, pada bahan kimia yang dialirkan dan ditambahkan, serta pada tujuan proses itu sendiri. Jadi beberapa unit proses dapat digunakan beberapa kali dalam satu deretan proses persiapan, yang lainnya hanya sekali. Sebagian besar mesin yang digunakan untuk melakukan proses unit individu tidak hanya memiliki satu efek tetapi juga efek s amping yang mungkin diinginkan dan mungkin tidak diinginkan. Sistem sangat berbeda tergantung pada bahan baku yang digunakan dan pada kualitas stock yang diperlukan. Misalnya, pola/bentuk serat dengan refining adalah hal yang sangat penting dalam penyusunan pulp kimia. Pada pengolahan recovered papers, kebersihan, baik serat maupun suspensi adalah tujuan utama, dengan begitu penghilangan bahan campuran adalah yang paling penting. Stock preparation system pada dasarnya terdiri dari tiga tingkat (Gambar 4.1):
Production level, jalur langsung dari input bahan baku menjadi stock yang sudah selesai yang mungkin termasuk unit proses dengan beberapa atau semua tujuan berikut: Untuk memecah bahan baku menjadi serat individual, untuk memisahkan serat dan kontaminan, untuk memisahkan serat/padatan dan air, untuk memberi perlakuan pada serat, dan untuk memberi perlakuan pada kontaminan residu. Recovery level, di mana serat dan padatan lainn ya, dan air didaur ulang dari keluaran proses pemisahan yang diterapkan dalam tingkat produksi. Serat dan kontaminan serta padatan dan air harus dipisahkan.
Discharge level, karena alasan ekologi dan ekonomi, keluaran akhir dipisahkan ke dalam air limbah dan residu dengan kadar kekeringan yang tinggi.
Gambar 4.1 Process levels pada fiber stock preparation dan fungsinya.
Proses dalam fiber preparation dan tujuannya adalah:
Slushing dan deflaking : Untuk memecah bahan baku serat menjadi suspensi dari serat individu. Slushing setidaknya harus menghasilkan suspensi yang dapat dipompa yang memungkinkan coarse screening (pemisahan kasar) dan deflaking jika diperlukan. Dalam kasus recovered papers, partikel tinta dan partikel nonkertas lainnya harus terlepas dari serat. Screening : Untuk memisahkan partikel dari suspensi yang berbeda dalam ukuran, bentuk dan deformabilitas (kemampuan sel untuk berubah bentuk ketika melalui ruang sempit) dari serat. Fractionation: Untuk memisahkan pecahan serat dari satu sama lain sesuai dengan kriteria yang ditetapkan seperti ukuran atau deformabilitas serat. Centrifugal cleaning : Untuk memisahkan partikel dari suspensi yang berbeda dalam berat jenis, ukuran dan bentuk dari serat. Refining : Untuk mengubah morfologi dan karakteristik permukaan serat. Selective flotation: Untuk memisahkan partikel dari suspensi yang berbeda dalam sifat permukaan (hidrofobik) dari serat. Nonselective flotation : Untuk memisahkan padatan halus dan terlarut dari air. Bleaching : Untuk melengkapi serat yang menguning dan coklat dengan kecerahan dan pencahayaan yang dibutuhkan. Washing : Untuk memisahkan partikel padat halus dari suspensi (padat/pemisahan padat). Dewatering : Untuk memisahkan air dan padatan. Dispersing : Untuk mengurangi ukuran bintik kotoran dan perekat (visibility, floatability), untuk melepaskan partikel tinta dari serat.
Mixing and storing : Untuk menghasilkan campuran yang seragam dari komponen suspensi, dan mencegah komponen suspensi dari de-mixing (pemisahan komponen dari campuran)
Gambar 4.2 Rentang efisiensi unit proses dalam penghilangan kontaminan pada pengolahan recovered paper
Proses pemisahan sangat penting peranannya dalam pengolahan recovered paper selama terkandung bahan berikut
Bahan aditif yang digunakan dalam proses produksi kertas sebelumnya, seperti fillers dan dyes, komponen coating dan functional coating dan proses kimia. Zat/bahan yang ditambahkan sesuai dengan penggunaan seperti tinta cetak, varnish, coatings, foil lamination, perekat, dan lilin Bahan yang tercampur dengan kertas selama siklus proses, s elama pengumpulan berikutnya, dan selama penanganan di pabrik termasuk wire dan string , kaca, pasir dan batu, atau klip kertas.
Partikel padat terdiri dari berbagai bahan dengan berbagai sifat. Karakteristik partikel yang digunakan sebagai kriteria pemisahan harus jelas berbeda dari karakteristik serat. Ini termasuk ukuran partikel, bentuk dan deformabilitas, berat jenis, dan sif at permukaan (hidrofobik). Tabel 4.1 menunjukkan sebagai contoh karakteristik "berat jenis dan ukuran" untuk berbagai jenis kontaminan. Sebagian besar dari kontaminan ini harus dihilangkan demi alasan kualitas dan kemampuan mesin, filler dapat ditoleransi hingga tingkat tertentu. Gambar 4.2 menunjukkan efisiensi penyebaran/penghamburan dari proses pemisahan vs ukuran partikel. Nonselective flotation (dissolved air flotation) memisahkan partikel kecil dari air dengan efisien. Washing menghilangkan partikel kecil, efisiensi tergantung pada jumlah air yang diekstraksi. Selective flotation menghilangkan partikel dengan efisien pada rentang ukuran yang besar, tapi hanya hidrofobik. Screening paling sukses dalam menghilangkan partikel yang lebih besar dan berbentuk kubik. Untuk partikel kecil, datar atau partikel yang mampu ber-deformasi, efisiensi pemisahan l ebih rendah. Cleaners memiliki efisiensi yang tinggi dalam penghilangan partikel besar dengan berat jenis yang berbeda dari air dan serat yang dibasahi.
Table 4.1 Berat jenis dan ukuran partikel kontaminan pada pengolahan recovered paper Jenis kontaminan
Berat jenis, g cm
Logam Pasir Fillers/Coating particles Partikel tinta Perekat (Stickies) Wax Styrofoam Plastik
2.7 - 9 1.8 – 2.2 1.8 – 2.6 1.2 – 1.6 0.9 – 1.1 0.9 – 1.0 0.3 – 0.5 0.9 – 1.1
-3
Rentang ukuran partikel, m > 1000 > 1 - > 1000 < 1 – 1000 < 1 - > 1000 < 1 - > 1000 < 1 – 10 > 100 - > 1000 > 100 - > 1000
Unit proses utama, prinsip-prinsip dan mesin yang diterapkan akan dijelaskan pada bagian selanjutnya diikuti dengan penjelasan fiber stock preparation system untuk berbagai jenis bahan baku serat dan penerapan akhir dari stock yang sudah selesai.
4.2 Main Unit Processes and Equipment
4.2.1 Fibers Material Feeding
Tujuan dari pengisian bahan serat adalah untuk memasok stok serat yg telah ditentukan dan diukur jumlahnya untuk repulping . Pengisian dilakukan baik secara continuous atau batch. Bahan serat dikirim ke pabrik kertas dalam bentuk bal (virgin pulp, recovered paper ) atau bahan lepas (recovered paper ). Hanya pada pabrik terintegrasi (pabrik pulp dan pabrik kertas terintegrasi dalam satu lokasi) bahan serat dipasok pada stock preparation dengan memompa suspensi stock secara langsung dari pabrik pulp ke pabrik kertas. Sebuah sistem pemasukan ekstra dan repulping hanya diperlukan untuk periode penutupan pabrik pulp. Virgin pulp dikirim dalam bentuk bal (kebanyakan bahan lembaran), yang mana terikat bersama-sama dengan wire menjadi tumpukan yang terdiri dari enam atau delapan bal. Langkah pertama adalah men-dewire unit dengan memotong pusat wire yang tersusun berjilid, menghilangkannya secara otomatis dan menggulungnya menjadi gulungan untuk pembuangan yang mudah. Langkah berikutnya adalah menyusun ulang unit menjadi bal tunggal sehingga mempersiapkan bal untuk dewiring , sebagai contoh, untuk memotong dan menghilangkan wire dan menggulungnya menjadi gulungan seperti di atas. Sebuah detektor logam dapat digunakan untuk mendeteksi setiap wire yg belum terpotong yang kemudian akan dipotong dan dihilangkan dengan tangan. Efisiensi penghilangan wire lebih baik dari 96% tergantung pada unit dan kualitas bal. Penanganan alat lebih jauh dapat memutar bal hingga 180° untuk menghilangkan bahan kemasan bagian bawah. Bal kemudian dimasukkan ke unit repulping . Dalam sistem batch-wise, sistem pengukuran berat/penimbangan akan dipasang.
Kapasitas bahan serat virgin untuk dimasukkan hingga 180 bal per jam. Gambar 4.3 memberikan gambaran dari sistem penanganan untuk virgin pulp satuan dan bal. Gambar 4.4 menunjukkan tampilan yang lebih dekat dari dewiring station untuk virgin pulp baik dalam bentuk satuan maupun bal.
Gambar 4.3 Gambaran handling system untuk virgin pulp satuan dan bal (sumber: B+G Fördertechnik)
Gambar 4.4 Gambaran dewiring station untuk virgin pulp dalam bentuk satuan dan bal (sumber: B+G Fördertechnik).
Recovered paper dipasok ke pabrik dalam bentuk (individual) bal atau bahan lepas. Seringkali sebuah pabrik harus menggunakan keduanya. Dewiring otomatis dari bal recovered paper lebih banyak permintaannya daripada bal virgin pulp karena bal ini dapat bervariasi dalam bentuk, ukuran dan jenis wiring . Karena pada sistem pemasukan virgin fiber , wire dipotong dan biasanya dihilangkan, kemungkinan bal tidak di rewired kurang dari 4% tergantung pada kualitas bal. Hanya dalam kasus-kasus ketika raggers (peralatan tambahan
pada continuous waste paper pulper yang berguna untuk menghilangkan kontaminan) dipasang di pulper konsistensi rendah (terutama pada papan dan kertas packaging ), yang membutuhkan wire untuk membangun tail ( strip berukuran kecil yang diterima dari web dengan ukuran lebar pada bagian depan mesin kertas) dan untuk menjerat plastic foils, strings, dan bahan tekstil. Pada pemotongan wire secara otomatis, bal terbuka secara luas. Setelah penghilangan wire, struktur bal dibuka menjadi bahan lepas oleh pembuka bal. Sekarang laju aliran kertas lepas (loose paper ) disamakan/diratakan dengan tinggi yang dibutuhkan oleh drum penyamarataan. Bahan lepas yang sudah diratakan pada conveyor belt ditimbang oleh sistem pengukuran radiometrik. Dalam kombinasi dengan conveyor speed control , ini memberikan aliran massa bahan serat yang konstan ke dalam repulping . Kapasitas pemasukan bahan serat untuk bal recovered paper hingga 120 bal per jam tergantung pada kualitas recovered paper . Dalam Gambar 4.5 ditampilkan skema dari sistem pemasukan lengkap untuk recovered paper dalam bentuk bal dan bahan lepas.
Gambar. 4.5 Feeding system untuk recovered paper dalam bentuk bal dan bahan lepas (sumber: B+G Fördertechnik).
4.2.2 Disintegration
4.2.2.1 Repulping/Slushing Tujuan repulping atau slushing adalah untuk memecah serat primer pulp kering atau recovered paper menjadi serat individual, atau setidaknya untuk membentuk suspensi yang dapat dipompa. Pada keadaan akhir, serpih ( flakes) yang tersisa harus dipecah dalam mesin deflaking berikutnya. Repulping dibutuhkan tidak hanya pada awal sistem stock preparation tetapi juga pada wet atau dry broke (broke: kertas yang dibuang pada proses produksi atau finishing . wet broke: didapat dari wire atau presses. dry broke: berasal dari dryers, reel , winder , dan finishing ) dari mesin kertas. Selama proses pulping , kekuatan disintegrasi yang diterapkan harus lebih besar dari kekuatan bahan baku. Wetting (peningkatan kapasitas serat pulp untuk menyerap air berdasarkan tahap refining ) mengurangi kekuatan dengan memecah ikatan hidrogen
antarserat. Pengurangan kekuatan dengan wetting adalah sekitar 85-98% untuk serat pulp primer dan nonwet strength recovered paper , dan <60-80% untuk wet strength recovered paper . Tingkat wet strength recovered paper (kertas yang memiliki sifat dengan kekuatan yang besar dalam kondisi basah) yang sulit untuk dijadikan pulp dapat di-repulping pada suhu yang tinggi yaitu lebih dari 75 °C. Penambahan bahan kimia - asam atau basa, tergantung pada wet strength agent – lebih jauhnya membantu pengurangan wet strength. Kekuatan yang relevan dalam repulping tampak dari hasil viskositas, percepatan, dan mesin yang ada. Viskositas adalah hal utama pada konsistensi suspensi, bersama-sama dengan perbedaan kecepatan menciptakan tegangan geser. Percepatan partikel menghasilkan kekuatan inersia. Serpih yang menempel, misal di sekitar rotor dapat menyebabkan viskositas, percepatan, atau kekuatan mesin. Langkah-langkah dalam repulping adalah: • Pengisian sistem dengan bahan baku dan air pada tingkat yang telah ditetapkan •
Membasahi bahan berserat dengan cepat dan menyeluruh
•
Menggunakan kekuatan yang cukup untuk memecah material menjadi serat tunggal
•
Mengeluarkan suspensi.
Dalam kasus repulping recovery paper langkah lebih lanjut mungkin diperlukan: • Menghilangkan kontaminan padat seperti foil, perekat, dan tinta cetak dari serat •
Menghilangkan kontaminan padat dari proses pada tahap awal sebelum mereka dipecah menjadi partikel yang sangat kecil yang mana sulit untuk dihilangkan pada mesin berikutnya
•
Mencampurkan bahan kimia (seperti penghilangan tinta dan agen pemutihan) ke dalam suspensi
Berdasarkan pada bahan baku, jumlah produksi, dan kadar kontaminan, repulping dilakukan dalam berbagai jenis pulpers atau drum pada konsistensi antara <6% dan <28%. Waktu slushing (repulping ) sekitar antara 5 sampai 40 menit. Pulpers biasanya berupa vat (tank ) stainless steel dengan sumbu vertikal. Sebuah impeller (baling-baling yang berputar yang bertujuan untuk memberikan gaya pada fluida) konsentris adalah alat slushing , elemen vertikal pada dinding silinder dan elemen kendali di bagian bawah mengalihkan aliran putar suspensi ke pusat vat (tank ). Low consistency (LC) pulpers (Gambar 4.6) terdiri dari impeller datar dengan kecepatan circumferential sekitar 15 - 20 m s -1. Mereka beroperasi pada konsistensi hingga sekitar 6%. Di bagian bawah, mereka memiliki saringan screening dengan ukuran lubang 6 20 mm untuk ekstraksi suspensi. Operasi berjalan baik secara continuous (berkelanjutan) pada slushing dari recovered paper ( fluting dan liner , tingkat wet strength tinggi) dan sebagian bahan utama serat, atau secara berkala untuk beberapa penerapan serat primer
tertentu. Pada pengolahan recovered paper secara terus menerus, penghilangan kotoran harus dipastikan untuk mencegah konsentrasi kotoran berlebih yang akan mengurangi produksi dan kualitas dan bahkan mungkin menghentikan rotor. Gambar 4.7 menunjukkan sis tem penghilangan kotoran LC pulper . Bagian dari suspensi dalam pulper diekstrak dan dimasukkan ke junk separator (pemisah sampah) untuk menghilangkan kontaminan berat. Disk screen berikut memiliki dua fungsi. Bekerja sebagai deflaker untuk mengurangi jumlah dan ukuran serpih dan sebagai coarse screen untuk penghilangan sisa sampah dan serpihan besar. Keluaran disortir dalam drum screen, chip yang melewati proses pemisahan (accept ) diedarkan kembali ke pulper dan yang tidak bisa melewati proses pemisahan (reject ) akan dibuang . Sering kali raggers digunakan sebagai tambahan penghilang kotoran untuk bale wires, plastik, foil, dan bahan tekstil.
Gambar 4.6 LC (low consistency) pulper (sumber: Voith)
Gambar 4.7 Sistem penghilangan kotoran pada LC pulper (sumber: Voith)
Konsistensi stock pada pulper konsistensi medium (MC) mencapai sekitar 12%, pada pulper konsistensi tinggi (HC) mencapai sekitar 19%. Kedua jenis pulper memiliki sebuah
rotor spiral dan biasanya tanpa screen plate. Kecepatan circumferential berkisar 1 – 17 ms-1. Pada umumnya beroperasi dengan jeda dan digunakan pada pengolahan recovered paper seperti koran dan majalah. Gambar 4.8 menunjukkan sebuah HC pulper dan Gambar 4.9 sebuah sistem HC pulping untuk pengolahan recovered paper termasuk sistem dumping (pengosongan sulfit digester pada tekanan atmosfer) dan pengenceran air. Untuk setiap batch, unwired baled atau bahan baku dalam bentuk lepas dan air dimasukkan ke pulper . Setelah pengurangan hingga kadar serpihan yang diinginkan dan ukuran pada konsistensi tinggi dan pemisahan tinta hingga derajat/tingkat tertentu, pengenceran air ditambahkan. Suspensi kemudian dimasukkan ke disk screen dengan deflaking dan coarse screening . Reject menuju ke drum screen melalui buffer tank , accept menuju ke dump chest . Reject dari drum screen meninggalkan sistem melalui dewatering screw, accept diedarkan kembali.
Gambar 4.8 HC (high consistency) pulper (sumber:
Voith)
Gambar 4.9 HC pulping and detrashing system (sumber: Voith)
Drum pulper beroperasi pada konsistensi sekitar 14% - 28%. Drum digerakkan mengeliling, poros menurun ke ujung drum. Drum pulper digunakan dalam repulping dari recovered paper pada wet strength yang lebih rendah seperti koran dan majalah, fluting dan liner sama
halnya dengan kemasan karton cair. Karena kekuatan yang lebih rendah, pengurangan ukuran dari kontaminan seperti perekat atau thin foil terbatas. Sistem drum pulper mengkombinasikan fungsi slushing dan coarse screening . Terdapat dua jenis di pasaran. Yang pertama (Gambar 4.10) memiliki single drum body dengan daerah pertama untuk slushing dan daerah kedua untuk coarse screening . Kecepatan putaran sekitar 100 – 120 m min-1, diameter drum 2.5 - 4 m, panjang mencapai 30 - 40 m, daerah slushing sekitar dua per tiga panjang. Konsistensi slushing sekitar 14 - 20%, konsistensi accept dari coarse screening (diameter lubang berkisar 6 - 9 mm) berkisar 3 - 5%. Selama drum berputar, bahan baku diangkat dengan bantuan baffle (pelat yang mengatur atau mengarahkan airan fluida) yang dipasang dalam arah poros. Disintegrasi terjadi se bagian besar karena 2 prinsip: (i) Ketika pengangkatan, bagian dari bahan bergerak berputar-putar dan tergelincir sehingga menghasilkan gaya geser dan (ii) bagian bahan yang tersisa yang terangkat ke posisi yang lebih tinggi jatuh kembali ke pond (volume liquid yang dijaga/dipertahankan pada bagian air padded dalam headbox). Dampak yang dihasilkan berpengaruh pada slushing yang efektif.
Gambar 4.10 Drum pulper dengan single drum body menggabungkan slushing dan coarse screening (sumber: Andritz)
Tipe yang kedua menyebarkan fungsi dari slushing dan coarse screening diantara dua drum, yang masing-masing beroperasi pada kecepatan circumferential yang berbeda dan konsistensi yang berbeda dipakai pada fungsi yang berbeda (Gambar 4.11). Selanjutnya slushing drum dilengkapi dengan “displacement core” berbentuk huruf D. Displacement core dan drum dilengkapi dengan bars pada arah axial. Panjang dari slushing drum sekitar 7 - 15 m, sedangkan panjang coarse screening drum 7 - 17 m. Kecepatan putaran dari slushing drum sekitar 1,5 ms-1, sedangkan pada coarse screening drum sekitar 2,5 ms -1. Kekentalan di bagian slushing sekitar 23 - 28%, sedangkan pada accept dari coarse screening sekitar 3 - 5%. Tingkat pengisian pada slushing drum disesuaikan dengan produksi sebenarnya yaitu sekitar 30 - 60% dari volume drum. Ketika drum berputar, stock terkena gaya gesek pada saluran berikutnya diantara drum dan displacement core. Dampak dari jatuhnya stock dari bagian atas mengakibatkan slushing yang efektif.
Gambar 4.11 Sistem drum pulper dengan drum terpisah untuk slushing dan coarse screening (sumber: Voith)
Broke pulpers di bawah mesin kertas berada pada ujung akhir wire section dan press section dimana web itu basah dan mudah untuk di slush. Slushing pada broke pulper pada dryer section, size press atau coating stations membutuhkan lebih banyak waktu dan energi, karena web kering. ( Broke dari tempat lain di luar mesin kertas diperlakukan di pulper seperti yang dijelaskan sebelumnya). Broke pulper memanjang persis dengan lebar mesin kertas dan harus melakukan produksi penuh. Dalam kasus rusaknya web, broke pulper berada di bagian hulu posisi yang rusak dan harus memulai full operation hampir lebih awal. Air menyemprot web langsung ke pulper dan menyediakan jumlah yang dibutuhkan untuk pengenceran air. Konsistensi sekitar 3-5% dengan pengoptimalisasian sistem dari vat geometry dan rotor menjamin sirkulasi stock yang baik dan slushing yang baik di pulper . Sirkulasi energi dan kekuatan defibering dihasilkan baik oleh agitator dengan sumbu horizontal dan baling-baling atau impellers seperti yang ditemukan di dalam pulper pada stock preparation. Bagian yang di-disintegrasi dari muatan pulper itu diekstrak dari pulper melalui screen plate. Gambar 4.12 menunjukan contoh dari broke pulper .
Gambar 4.12 Broke pulper dibawah paper machine (sumber: Voith)
4.2.2.2 Deflaking Tujuan deflaking adalah untuk memecah potongan kecil (serpihan) dari kertas yang belum hancur atau lembaran pulp menjadi serat individu. Kandungan sisa serpihan setelah masuk
deflaker harus nol, dalam kasus tertentu setidaknya di bawah 5%. Deflaking membantu mencegah masalah pada kualitas kertas, untuk menyimpan bahan baku serat dan untuk memastikan peningkatan kondisi pengoperasian pada mesin dalam proses seperti screening atau cleaning . Deflaking dilakukan dalam deflakers setelah slushing pada pulper atau drum, pada persiapan recovered paper , virgin pulp atau broke. Efek deflaking yang paling baik juga terjadi pada disk screen. Cylindrical screens atau pompa memiliki efek yang lebih sedikit.
Gambar 4.13 Bagan dari deflaker (sumber: Voith)
Gambar 4.14 Coarse dan fine fillings untuk deflaking (sumber: Voith)
Deflaking dilakukan pada konsistensi stock sekitar 3 sampai 5%. Kekuatan geser yang diperlukan untuk disintegrasi digunakan pada bundelan serat dan flakes ketika melewati filling slot pada intermeshing teeth dari rotor dan stator secara radial. Kecepatan keliling ( peripheral) dari rotor fillings adalah 25 sampai 40 ms -1. Tergantung pada ukuran serpihan yang masuk, kadar serpihan, dan kadar sampah, filling yang lebih kasar atau lebih halus untuk deflaker dipilih (Gambar 4.14). Untuk stock dengan resistansi deflaking rendah, energi yang dibutuhkan yaitu 20 sampai 40 kWh t -1. Sebagian besar deflaking dilakukan dengan sekali proses. Dua atau lebih proses mungkin diperlukan untuk stocks yang sulit untuk di-deflake. Serpihan dengan
kekuatan basah yang tinggi harus dihancurkan dalam disperser yang memiliki kekuatan geser lebih besar. 4.2.3 Screening and Fractionation
4.2.3.1 Screening Tujuan dari screening yaitu untuk penghilangan substansi padat yang bercampur dari suspensi yang berbeda dari serat dalam ukuran, bentuk, dan deformability. Substansi tersebut bisa berupa partikel padat yang bukan kertas seperti plastik atau serpihan kertas dan bundel serat. Suspensi melewati screen (saringan) dengan lubang atau slot yang terbuka yang lebih besar daripada serat tetapi lebih kecil dari kebanyakan partikel yang akan dihilangkan. Yang terakhir dimaksudkan untuk ditahan oleh screen dan diekstrak pada reject outlet bersamaan dengan suspensi serat dalam jumlah tertentu. Alat pembersih berputar pada jarak yang dekat di atas permukaan screen menghasilkan gelombang tekanan, hal tersebut akan mencegah saringan agar tidak terjadi penyumbatan. Rotor seharusnya tidak agresif untuk mempertahankan kekuatan partikel non kertas yang rendah dalam ukuran yang dapat disaring. Perbedaan tekanan sepanjang screen dapat memberikan gaya pada partikel yang dapat berubah bentuk melewati lubang screen. Efisiensi kebersihan untuk perekat lembut, misalnya, lebih rendah dari perekat keras pada ukuran yang sama. Peningkatan perbedaan tekanan akan berakibat menurunnya efisiensi pada penghilangan perekat lembut dibandingkan dengan perekat keras. Screening digunakan pada primary dan secondary fiber preparation. Pada akhirnya, screening dilakukan pada beberapa posisi dalam sistem dengan berbagai jenis mesin yang berbeda dengan jenis dan ukuran lubang yang berbeda. Pre-screening (tahap pertama, coarse screening ) terintegrasi dalam sistem slushing yang dlanjutkan dengan tahap kedua coarse screening (penyaringan kasar) dan fine screening (penyaringan halus), sehingga semakin banyak sampah yang hilang secara bertahap,pertama yang kasar dan selanjutnya bahan yang lebih halus. Dengan demikian, langkah screening selanjutnya dapat beroperasi dengan aman dan dengan abrasi (kerusakan pemakaian yang disebabkan oleh satu permukaan bergesekan dengan permukaan lainnya atau karena pemotongan partikel yang keras yang terjebak diantara 2 permukaan yang saling bergesekan) yg rendah, bahkan pada permintaan yang tinggi dari fine screening . Fiber loss (serat yang hilang) dari penghilangan oleh screen dapat dikurangi dengan penyaringan ulang reject dari tahap pertama pada tahap kedua, ketiga, atau bahkan keempat. Penghilangan pada screen terakhir menentukan banyaknya serat yg hilang. Tingginya angka penghilangan meningkatkan efisiensi kebersihan dari screening system tetapi meningkatkan fiber loss. (Efisiensi kebersihan adalah perbandingan antara pemisahan yg efektif dengan kemungkinan teoritis pemisahan maksimal). Semakin banyak tahap dalam 1 kali screening menyebabkan rendahnya fiber loss tetapi memakan biaya yg tinggi. Sehingga pada screening selalu terdapat pilihan antara pembiayaan mesin, efisiensi kebersihan, fiber loss, dan kehandalan operasi.
4.2.3.1.1 Coarse Screening Dalam coarse screening (penyaringan kasar) baik disk dan penyaring silinder digunakan. Seperti yang ditunjukkan dalam Gambar. 4.15 disk screen terdiri dari conical housing (kerangka mesin berbentuk kerucut), screen plate (pelat penyaring), sebuah baling-baling rotor, dan baffle bars (pelat yang mengatur atau mengarahkan aliran fluida). Lubang penyaring memiliki diameter sekitar 2 – 4 mm, kecepatan peripheral rotor adalah sekitar 20 30 ms-1. Disk screen beroperasi pada konsistensi di bawah 6%. Berkaitan dengan efektivitas mesin dalam pemisahan serat serpih, disk screen juga digunakan dalam tahap screening kedua pada sebuah sistem dengan penyaring silinder pada tahap pertama untuk mengurangi hilangnya serpihan kertas yang terdiri dari serat yang berharga. Tanpa deflaking , tahap berikutnya tidak dapat dioperasikan dengan baik karena besarnya peningkatan kandungan serpihan dari tahap ke tahap.
Fig. 4.15 Disk screen yang terbuka (sumber: Voith)
Prinsip desain cylindrical screen pada coarse screening biasanya identik atau mirip dengan fine screen. Kecuali jenis mesin dengan rotating screen di mana getaran pisau berputar secara stasioner. Jenis mesin ini hanya digunakan dalam coarse screening . Cylindrical screen terdiri dari kerangka mesin, rotor dengan perangkat pembersih dan saringan silinder (Gambar 4.16). Berdasarkan kandungan sampah dalm suspensi, berbagai jenis rotor dapat digunakan, salah satunya ditunjukkan pada Gambar. 4.17. Efek defibering dari cylindrical screen lebih rendah dibandingkan dengan disk screen dan tergantung pada jenis rotor. Cylindrical screen digunakan untuk suspensi dengan kandungan serpihan rendah dan beroperasi pada konsistensi di bawah 5%.
Fig. 4.16 Cylindrical screen dengan kerangka mesin berbentuk kerucut (sumber: Voith)
Fig. 4.17 Rotor untuk penerapan pada coarse screening (sumber: Voith)
Tahap akhir mesin coarse screening harus menangani kadar sampah yang tinggi. Selain itu, fiber loss yang rendah dan efisiensi kebersihan yang tinggi diperlukan. Mesin pada Gambar. 4.18 tidak bertekanan dan beroperasi pada konsistensi sekitar 1-4%. Ukuran lubang screen sekitar 2 sampai 4 mm. Rotor dilengkapi dengan baling-baling yang berfungsi untuk menjaga screen tetap bersih dan mengangkat sisa-sisa seperti plastik ke outlet. Ketika melewati mesin, semprotan air membantu pemisahan serat dan sisa-sisa kotoran sehingga menghasilkan kadar serat yang rendah pada reject . Tipe lain dari tail screen (Gambar 4.19) menggunakan filter disk yang bertekanan bagian yang lebih rendah sedangkan bagian atas adalah filter silinder tak bertekanan, keduanya biasanya dilengkapi dengan lubang. Cylindrical screen bertekanan juga digunakan dalam tahap terakhir untuk menghasilkan serpihan dan kandungan sisa-sisa sampah yang sedikit.
Fig. 4.18 Tahap akhir pengoperasian screen pada tekanan sekitar (sumber: Voith)
Fig 4.19 Tahap akhir screen dengan flat screen bertekanan dan cylindrical screen tidak bertekanan (sumber: Voith)
