RETENTION AID - Microparticle

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

Agar formasi lembaran baik biasanya microparticle atau polymer ditambahkan sedikit lebih awal  daripada  biasanya  yaitu  seringkali  di  titik  sebelum  machine  screen  (wire),  juga terkadang di feeding pump.

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

     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)

www.tappsa.co.za (diakses pada Sabtu, 21 Maret 2015)