Retention
Aid
–
Microparticle
/Micropolymer
Kelompok Filler
1. Fauzi Cikal Antariksa – 012.12.005
2. Damayanti Susanti A – 012.12.009
3. Dwi Anggorowati – 012.12.016
4. Lingga Mediatama – 012.12.018
5. Vita Rahmi Nurfitriana – 012.12.019
6. R. Aryawan Nugroho – 012.12.022
RETENTION AID – MICROPARTICLE/MICROPOLYMER
A. Pengenalan
Sistem retention
dan drainage aid microparticle
dan micropolymer adalah alat yang
kuat untuk pembuatan kertas dan karton
pada berbagai mesin. Kelemahan sistem ini
meliputi; biaya yang tinggi, masalah produksi dan kualitas, dan dalam beberapa kasus
memberikan efek negatif pada
formasi. Sistem multi komponen
organik/anorganik generasi berikutnya telah menunjukkan kemampuan mereka untuk memisahkan efek retensi dan drainase serta
meningkatkan formasi dan kualitas cetak untuk retensi yang sama
dan dalam beberapa kasus pada
tingkat retensi yang lebih tinggi.
Sistem microparticle menghasilkan dewatering
yang efisien dan
keseimbangan
dewatering, retention, dan formation yang
lebih
baik dibandingkan dengan sistem
retention tradisional. Microparticle yang
mengandung sistem retention
aid telah semakin banyak digunakan untuk retention
fines dan drainase selama pembuatan kertas, terutama
dalam pembuatan fine paper.
B. Perkembangan
Ketika sistem microparticle baru diperkenalkan pada awal 1980-an hal ini dengan
cepat menjadi jelas bahwa sistem baru
ini menciptakan tantangan serta memberikan manfaat yang
signifikan bagi pembuat kertas. Drainase awal yang cepat cenderung
untuk mengatur lembaran terlalu dini di forming zone dan
menciptakan potensi
untuk memberikan kerugian
pada
formasi lembaran.
Akan tetapi,
tidak setiap aplikasi bisa membuat
semua perubahan
ini berhasil.
1. Early Retention Aids
Polimer
yang digunakan
untuk
perbaikan retensi awalnya berdasarkan kimia akrilamida dengan tujuan menghasilkan rantai molekul linear
dengan berat molekul tinggi untuk
meningkatkan ash dan fine retention dan berkontribusi untuk perbaikan drainase. Khususnya di jenis
mechanical paper.
2. Silica-Based Microparticles
Pada akhir 1970-an dan 1980-an sistem
microparticle pertama diperkenalkan menggunakan Silika Koloid bersama dengan starch kationik, dan kemudian polimer kationik, untuk
digunakan sebagai retention dan
drainage aids dalam pembuatan
kertas dan karton.
Sistem microparticle berbasis silika memperoleh penerimaan di awal tahun 1980-an, terutama pada alkaline/neutral sized dan unsized coating base
paper.
Dalam jenis kertas ini,
kemampuan untuk meningkatkan internal strength dengan retensi starch kationik yang tinggi
meningkatkan Scott Bond dan mengurangi picking,
linting, dan memungkinkan coating
formula untuk diubah
dengan keuntungan kualitas dan biaya.
3. Bentonite-Based Microparticle
Sebuah sistem berbasis bentonite telah dikembangkan pada akhir 1970-an untuk digunakan sebagai retention/drainage
aid
untuk jenis newsprint dan mechanical printing yang mana ditandai dengan tingginya muatan kation.
Setelah pengenalan
silika sebagai microparticle, cepat disadari bahwa bentonite memiliki
banyak karakteristik
yang
sama dengan silika koloid. Anggota keluarga bentonite yang paling
efektif sebagai komponen microparticle adalah smectyte crystal.
Hal ini memberikan pengurangan bahan jenis pitch dan stickies dalam sistem stock dengan peningkatan
dalam
sticky breaks,
runnability
dan produktivitas mesin. Hal
ini
terutama berlaku
pada jenis yang mengandung bahan recycled dan mechanical.
4. Micropolymer-Based System
Dengan sistem silika dan bentonite yang dilindungi oleh hak paten, pengembangan lebih lanjut dari microparticle baru adalah melalui kimia polimer. Sebuah jawaban
baru untuk situasi ini adalah penemuan Polyflex
micropolymer.
Teknologi unik ini menghasilkan
arsitektur polimer unik
yang
menciptakan luas permukaan anionik
yang tinggi dan muatan
anionik yang sangat tinggi.
Sistem
micropolymer dapat memberikan first pass yang
tinggi dan ash retention yang sangat tinggi, tetapi tidak selalu memberikan free drainage yang cepat dan karakteristik dewatering ditunjukkan oleh sistem anorganik.
C. Strategi
penggunaan dan fungsi
1. Strategi
penggunaan
Microparticle seperti silika koloid dan bentonit biasanya ditambahkan hilir retention aid
poliakrilamida kationik atau pati kationik. Aid gabungan menyebabkan peningkatan yang
nyata
dalam dewatering. Hasil terbaik dicapai bila massa polimer
kationik sangat tinggi (misalnya
akrilamida
kationik) telah
ditambahkan ke serat yang terflokulasi.
Microparticle atau micropolymers biasanya ditambahkan sangat terlambat dalam aliran pendekatan ke mesin kertas, biasanya setelah satu set pressure screen. Kenaikan tingkat drainase diharapkan hanya jika furnish sudah telah
diperlakukan dengan polimer kationik tinggi massa yang sesuai seperti,
pati kationik atau kationik poli-akrilamida.
2. Fungsi
(a) pelepasan
air dari
jembatan polielektrolit,
menyebabkan mereka berikatan, dan
(b) bertindak sebagai penghubung dalam jembatan yang melibatkan makromolekul diserap
pada serat yang berbeda
atau partikel halus.
Efek
ini membuat jalur yang lebih efisien untuk
air
mengalir di sekitar serat.
Kecenderungan micropartikel untuk meningkatkan first pass retention akan cenderung memiliki efek positif
pada tingkat dewatering awal.
D.
Klasifikasi
1. Silica
Ukuran partikel primer silika koloid aditif yang tersedia secara komersial umumnya berkisar
1-5 nm. Karena partikel-partikel primer tidak berpori dan kira-kira berbentuk
seperti bola,
dimensi daerah permukaan berkisar sekitar 500-3000
m2/g.
Jika silika koloid ditambahkan dalam
bentuk tersebar pada slurry dari serat yang tidak
diberikan perlakuan (untreated
fibers) sebelumnya, tidak ada
yang terjadi.
Serat tidak akan
terflokulasi ataupun
terdispersi. Partikel bermuatan negatif memiliki sedikit interaksi dengan
permukaan negatif dari untreated
fibers.
Mikropartikel memungkinkan first pass retention dan ash retention yang lebih besar tanpa overflokulasi.
2. Bentonite
Bentonit adalah nama umum
untuk mineral tanah liat anionik smektit yang digunakan oleh pembuat kertas
sebagai aditif retensi dan drainase
atau "mikropartikel." Di bawah mikroskop
elektron scanning (SEM), partikel bentonit dapat hampir tidak bisa dibedakan
dari filler kaolin clay atau coating clay. Perbedaan utama adalah ketebalan. Natrium
atau
kalium dari bentonit terkelupas dalam piring sangat tipis. Secara teori pelat ini dapat sesedikit sekitar 1 nm ketebalan, menghasilkan luas permukaan yang
besar per satuan massa. Dalam prakteknya,
tidak semua platelet akan menjadi terpisah
dari satu sama lain.
Fungsi: Retensi dan drainase
(jika ditambahkan
setelah
atau
sebelum
bantuan retensi kationik); kontrol pitch
(jika digunakan dalam kombinasi dengan polimer kationik muatan tinggi).
Strategi Penggunaan: Pertama mari kita mempertimbangkan peran
bentonit sebagai retensi
dan drainase promotor. Hasil terbaik dicapai bila -massa polimer kationik sangat tinggi (misalnya akrilamida kationik) telah ditambahkan atau akan ditambahkan di hilir
sehingga
furnish sejenak memiliki muatan kation bersih.
Jika furnish memiliki tingkat tinggi anionik terlarut dan bahan koloid, maka masuk akal untuk pertama menangani stock dengan bahan
kationik muatan tinggi untuk menetralisir sebagian besar kelebihan muatan
ini. Aspek rasio
tinggi bentonit berarti bahwa ia memiliki kemampuan yang signifikan untuk
menjembatani
antara partikel yang berbeda atau
serat ditutupi oleh
polimer kationik.
Mekanisme:
3. Micropolymer
Polimer rantai panjang dengan berat molekul tinggi, poliacrylamide (PAM), efisien untuk
gross retention. Umumnya polimer bermuatan rendah ini
linier. Meskipun beberapa versi bercabang atau
terstruktur digunakan. Versi linear masih struktur yang
paling umum digunakan. Untuk mendapatkan retensi fines yang cukup dan filler PAM memerlukan
pengembangan flok
yang
lebih besar melalui bridging. Dengan adanya filler, PAM dapat
menggumpalkan partikel filler dan karena itu secara efektif meningkatkan ukuran partikel rata-rata mineral yang
bisa
mengurangi optical efficiency. Dengan perubahan distribusi filler dalam
lembaran dan ukuran partikel, baik opacity dan formation dapat terpengaruh, serta sifat
fisik lainnya.
Bahan
retensi ini sebagian besar mudah menempel pada fine material (fiber) pada stock
yang berguna untuk meminimalisir fine material yang hilang saat dewatering berlangsung pada
pembentukan lembaran di wire.
Polimer bermuatan positif à Cationic Starch (sering digunakan karena bermuatan positif tentu
saja
mudah berikatan dengan
serat yang bermuatan
negatif, selain itu harganya murah)
Polimer
bermuatan negatif à Colloidal Silica
(Jarang
digunakan karena muatan nya
negatif sulit berhubungan
dengan
serat yang juga memiliki muatan negatif)
Bahan
retensi ini sebagian besar mudah menempel pada fine material (fiber) pada stock
yang berguna untuk meminimalisir fine material yang hilang saat dewatering berlangsung pada
pembentukan lembaran di wire.
Sebuah generasi baru dari teknologi micropolymer memungkinkan flok dan struktur lembaran
berikutnya yang
dibuat dapat memaksimalkan drainase sebelumnya tanpa mengorbankan
pressing efficiency. Teknologi ini juga sangat efisien untuk retention dari kalsium karbonat
dan kaolin. Polimer ini disintesis
baik dengan
muatan kation
atau
anion.
beberapa kombinasi
seperti yang ditunjukkan dalam tabel
di bawah ini
Silica
|
Cationic starch
Cationic polyacrylamide
Colloidal silica
|
Colloidal silica
Colloidal silica
Cationic polyacrylamide
|
Bentonite
|
Cationic polyacrylamide
Bentonite
Bentonite
|
Bentonite
Cationic polyacrylamide
Non-ionic polyacrylamide
|
Micropolymer
|
Alum
Cationic polyacrylamide
+ Alum
Anionic polyacrylamide
+ Alum
|
Micropolymer Micropolymer
Micropolymer
|
Contoh karakteristik colloidal silica sebagai komponen anionik,
1. Strong,
reversible flocculation;
2. More effective dewatering in
the wire and
press sections;
3. Formation on the wire yields
sheets of higher porosity and
permeability.
E. Keuntungan dan Kerugian dari Sistem Microparticle/Micropolymer
Mayoritas mesin kertas dan karton tidak bisa berjalan secara efisien tanpa semacam
sistem
retensi dan akan berjalan lebih
lambat tanpa dewatering atau drainage aids. Namun mekanisme
sistem ini bisa sangat sering over flocculate stock tipis dalam proses mencapai
acceptable filler retention.
Draining awal
furnish yang cepat
dapat membekukan stock pada wire dan menghentikan kegiatan formasi. Wet end akan selalu menentukan mekanisme retention/drainage aid
yang diperlukan.
Beberapa furnish akan terflokulasi dengan mudah dan tidak
berdeflokulasi dengan cukup dalam shear zone pada headbox
dan masih memberikan retensi yang baik, sementara beberapa
headboxes dirancang kurang baik
untuk memberikan formasi yang
baik. Furnish yang bereaksi keras dengan sistem microparticle yang dipilih adalah yang paling rentan terhadap masalah
formasi.
F. Pengaplikasian
1. Microparticle
dan Polymer
a. Pada
approach flow to a papermachine
b. Dan,
biasanya
setelah set of pressure screens
2. Bentonite
· Bentonite
dibuat pada
konsistensi 3 –
5 %
· Ditambahkan pada HDT setelah
pompa
· Dosis
Acasia : 2 kg/ton
MHW : 3
– 4 kg/ton
G. Commercial Microparticle System
1. Nalco
ultra POSITEK
Ultra POSITEK adalah produk dari Nalco, dimana flokulan dapat dipilih dari bermacam
produk. Microparticles yang digunakan pada sistem ini bernama NALCO 8692. Mekanisme utama pada sistem ini adalah kationik polimer dan anionik mikropartikel.
2. CIBA Hydrocol
Dua
komponen sistem
ini terdiri dari
pra-penambahan
poliakrilamida
yang diikuti
oleh
partikel mikro bentonit. Polimer yang memiliki berat molekul yang tinggi ditambahkan lebih awal
pada sistem stok dan sebagai penghubung flokulasi yang pada dasarnya dipecah dari aktivitas pada kipas pompa dan gaya geser lainnya pada aliran di headbox. Dalam
proses
memecah gumpalan atau flok, polimer tersebut didistribusikan lebih merata
sepanjang
partikel
serat dan filler, sehingga
memberikan lapisan
atas
kertas
muatan
kationik yang telah dimodifikasi. Mekanisme ini menghasilkan flokulasi microparticle yang lebih kecil, flok yang seragam jika dibandingkan dengan mekanisme
penghubung yang sering digunakan.
3. CIBA Telioform
Ciba Teliofrom adalah sistem kombinasi dari micropolymer dan microparticle. Ini terdiri dari
flokulan kationik, bentonit / silika dan micropolymer anionik. Sistem ini juga dapat berisi dari 4 komponen dalam
bentuk koagulan. Sistem Telioform
telah menunjukkan baik di
laboratorium evaluasi dan
pada
uji coba mesin bahwa
memungkinkan
untuk memisahkan
efek
dari
retensi, drainase atau dewatering
dan yang lebih penting, formasi lembaran hasil kualitas cetak. Hal yang terpenting adalah biaya yang efektif ketika menggunakan twin-wire pada paper machine dengan kecepatan tinggi dimana
itu telah
terbukti sulit untuk
mencapai atau
mendaptkan ash retention yang baik tanpa merugikan atau
mengubah
formasi kertas.
4.
Kem-Form
Kemira's KemForm
adalah merek dari teknik terbaru microparticle yang memanfaatkan
generasi baru dari micropolymer baik itu katiomik dan anionik. Ada tiga macam prinsip yang memanfaatkan micropolymer ini.
·
Kemform S
:
Micropolymer (Kationik
atau Anionik) + Colloidal Silica + Flocculant (Kationik atau
Anionik PAM
atau Starch)
·
Kemform B :
Micropolymer (Kationik atau Anionik) + Bentonite + Flocculant
(Kationik
atau
Anionik PAM
or
Starch)
·
Kemform P
:
Micropolymer (Kationik atau Anionik) + Flocculant (Kationik atau Anionik PAM
atau Starch) + Optional inorganic
promoter (PAC/ACH/Alum)
KemForm P selalu memanfaatkan micropolymer anionik.
Komposisi dan struktur yang
unik dari generasi baru
dari
micropolymer ini memungkinkan untuk meningkatkan
dewatering pada lembaran sekaligus
meningkan retensi
baik pada tingkat ash retention lingkungan yang rendah dan tinggi. Lembaran kertas dibentuk
dengan KemForm yang
menghasilkan
kekuatan
yang lebih tinggi baik pada kekuatan
tarik dan sobek.
5. Eka Chemical Campozil
5. Eka Chemical Campozil
Compozil adalah sistem microparticle yang
menggunakan starch kationik dan anionik silika.
Mekanisme retensi di Compozil kompleks. Bagian dari mekanismenya adalah traditional
bridging dan patch flocculation. Silica menyerap di starch membentuk jaringan flok yang sangat kecil. Jaringan tersebut memberikan formasi dan retensi yang baik. Dewatering juga
ditingkatkan
dan retensi starch yang baik meningkatkan sifat tarik.
DAFTAR PUSTAKA
Simola, Antti. 2009. Characterization of Microparticle Retention System s with
Retention Process
Analyzer. Lappeenranta
University of
Technology.
Harris,
Neil. 2004. Decoupling - The Latest Development in Retention and Drainage Technology. African Pulp and Paper Week
www4.ncsu.edu
(diakses pada
Sabtu, 21 Maret 2015)
