Paper

  • 0
Paper

Paper

Category : Packaging

A. Kayu sebagai bahan baku

Secara etimologi kertas atau paper berasal dari kata latin papyrus yang merujuk ke sebuah nama tanaman cyperus papyrus. Papyrus adalah lembaran tebal mirip kertas yang digunakan oleh bangsa Yunani untuk menulis. Walaupun secara etimologi berasal dari kata papyrus namun sifat dan tampakan antara kertas dan papyrus sangatlah berbeda. Kertas yang lebih modern adalah lapisan tipis material yang diproduksi dari bubur serat selulosa. Bubur kertas di press dan dikeringkan sehingga membentuk lembaran yang lentur.

Semua bahan material yang mengandung serat selulosa bisa diproses menjadi kertas. Sumber serat selulosa yang paling umum adalah kayu namun ada juga beberapa sumber serat yang lain seperti pelepah pisang, rumput, tanaman perdu, ampas batang tebu, bambu. Beberapa tahun terakhir ini dikembangkan rumput laut sebagai alternatif bahan baku kertas.

ppr1

Struktur kayu mengandung tiga komponen utama yakni cellulose, hemicellulose dan lignin. Selulosa adalah polimer linier yang mengandung 5.000 sampai 10.000 mers dalam satu molekul. Di dalam struktur kayu selulosa ini membentuk bundle yang disebut dengan microfbril.

ppr2

Berdasarkan ukuran panjang pendeknya, serat yang dihasilkan kayu dikategorikan ke dalam serat panjang dan serat pendek. Serat panjang dihasilkan oleh pohon kayu lunak (softwood) dengan kisaran panjang serat 3,5 mm sampai 4,8 mm. Sedangkan serat pendek yang mempunyai kisaran panjang 0,7 mm sampai 1,7 mm dihasilkan oleh pohon kayu keras.

Ciri-ciri pohon kayu lunak adalah daunnya yang berbentuk jarum. Pohon kayu lunak tumbuh subur di daerah subtropis, contohnya pohon pinus dan cemara. Pohon kayu keras mempunyai ciri berdaun lebar dan tumbuh subur di daerah tropis.

ppr3

 

A : Fiber

B : Wall

C : Macrofibril

D : Microfibril

E : Molekul selulosa

F : Glucose

B. Proses pembuatan kertas

Proses pembuatan pulp dan kertas berkembang di China sekitar abad kedua masehi pada jaman dinasti Han. Kemudian menyebar melalui timur tengah ke pertengahan eropa pada abad ke 13. Pada abad ke 19 industri pembuatan kertas berkembang pesat seiring dengan ditemukannya proses yang lebih ekonomis

Proses pembuatan kertas secara manual sering dilakukan sebagai kegiatan home industri. Bahannya dari kertas bekas ataupun dari serat-serat selulosa tumbuhan yang diblender menjadi bubur kertas. Bubur kertas tersebut biasanya dicampur dengan lem agar kertas yang dihasilkan lebih kuat. Campuran bisa juga berupa bahan-bahan dekoratif semisal kelopak bunga, benang jagung dan lain-lain untuk menghasilkan kertas yang lebih artistik. Bubur kertas ditiriskan di atas saringan kemudian setelah agak kering dipress. Pengerigan akhir dilakukan dengan penjemuran di bawah sinar matahari.

ppr4

Dalam skala industri, pembuatan kertas sudah memakai mesin-mesin yang modern dan efisien serta berkapasitas besar. Proses pembuburan dilakukan di hydra pulper, mirip dengan blender yang ukurannya besar. Bubur kertas menjalani proses cleaning, screening dan refining. Bubur kertas yang telah direfining diatur kadar seratnya (consistency-nya) agar bisa dihasilkan kertas dengan grammature sesuai yang diinginkan.

Bubur kertas dihamparkan di atas screen (wire) melalui headbox. Keluar dari wire, bentangan bubur kertas yang masih basah di press untuk mengurangi kadar air. Proses selanjutnya pengeringan dengan dipanaskan di silinder dryer.

ppr5

Perlu dibedakan pengertian antara pulp mill dan paper mill. Pulp mill adalah pabrik yang memproduksi pulp dari bahan baku kayu atau sumber serat seluosa yang lain. Sedangkan paper mill adalah pabrik yang memproduksi kertas dari bahan pulp atau waste paper atau campuran keduanya. Beberapa pabrik memiliki mill terpadu antara pulpmill dan paper mill.



C. Jenis Kertas

Kegunaan kertas sangat beragam mulai dari media tulisan, cetakan dan juga kemasan. Khusus dalam industri kemasan kotak karton gelombang (corrugated carton box) dikenal dua kelompok bahan utama kertas yakni kertas untuk lapisan datar (liner) dan kertas untuk lapisan gelombang (fluting)

1. Liner

Di Indonesia kertas liner sering disebut dengan kraft (kraft liner). Hal ini tidak sepenuhnya tepat karena ditilik dari proses pembuatan dan komposisi bahannya tidak memenuhi kategori kraft. Liner dapat dibagi dalam dua kelompok liner yakni:

  • Kraft Liner => Terbuat dari komposisi virgin pulp dan dan sedikit recycled fiber. Parameter kualitas yang dimilikinya sangat baik. Biasanya permukaannya lebih halus dan kelengketan lemnya lebih baik.
  • Test Liner => Terbuat dari 100% recycled paper. Meskipun terbuat dari 100% waste paper namun dengan proses produksi dan penambahan aditive tertentu bisa didapat parameter kualitas yang lebih baik walaupun secara umum tetap di bawah kraft liner.

Warna natural dari liner adalah coklat kusam namun ada juga yang menambahkan proses bleaching pada proses pembuatannya sehingga diperoleh warna white. White liner sering digunakan sebagai bahan kemasan yang menuntut kualitas cetakan dan tampilan yang lebih bagus dan menarik.

2. Fluting Medium

Bahan untuk lapisan gelombang (corrugated) lebih dikenal dengan sebutan kertas medium (medium fluting atau corrugating medium). Ditinjau dari bahan dan proses dapat dikategorikan dua kelompok medium yakni:

  • Semi Chemical medium fluting => Terbuat dari serat pendek kayu keras yang diproses secara semichemical dengan sedikit sekali campuran dari waste pabrik kertas. Kualitasnya sangat baik namun dari harga tidak ekonomis.
  • Bogus medium => Kertas medium terbuat dari 100% bahan waste paper. Kualitasnya dibawah semichemical medium. Namun dengan berkembangnya teknologi paper making termasuk penggunaan bahan kimia, bisa didapat kualitas medium yang baik.

Di Indonesia, baik kertas liner maupun medium keduanya diproduksi memakai 100% waste paper. Hal ini terjadi seiring dengan berkembangnya tuntutan bahan baku yang murah dan ekonomis. Secara umum tidak ada lagi pabrik karton yang mau atau mampu membeli kertas dengan bahan virgin pulp dan menjual kartonnya ke customer.

Dalam beberapa kasus tertentu masih ada pemakai kemasan yang menuntut karton box terbuat dari liner yang mengandung virgin pulp sehingga untuk memenuhi pangsa pasar yang sempit ini dilakukan import kraft liner. Contoh pemakai karton dengan bahan kraft liner ini diantaranya industri susu.

Bahan baku kertas yang dikirim ke pabrik corrugated karton berupa paper roll dengan ukuran lebar dan diameter roll tertentu sesuai dengan spesifikasi mesin corrugator. Panjang gulungan kertas dalam satu roll juga bervariasi tergantung pada jenis grammature kertas dan juga kepadatan proses penggulungan.

ppr6

D. Parameter kualitas kertas dan cara pengukuran

1. Basis Weight

Dikenal pula dengan istilah grammature atau grammage, yakni berat kertas per meter persegi. Hampir sebagian besar dari kita terbiasa mendengar istilah HVS 70. Pengertian 70 dari istilah tersebut adalah gramature kertas 70 gram per meter persegi dengan jenis kertasnya HVS. Jadi selembar kertas HVS70 ukuran kuarto kalau ditimbang tidak akan menunjukkan angka 70 gram karena luas dari selembar HVS Kuarto kurang dari satu meter persegi.

ppr7
Pengukuran basis weight sangat sederhana dan mudah dilakukan. Kertas yang akan di uji dipotong dengan ukuran 10cm x 10cm atau setara dengan 0,01 meter persegi. Potongan tersebut kemudian ditimbang menggunakan timbangan khusus yang ketelitiannya sesuai. Nilai berat dari sample tersebut dibagi dengan luasan potongan sample supaya setra dengan satu meter persegi.

2. Moisture

Walaupun sudah mengalami proses pengeringan, hasil akhir dari paper tetap memiliki kadar air atau kelembaban tertentu. Hal ini penting karena kandungan kadar moisture yang tepat sangat membantu proses konverting box.

Pengujian kadar air juga mudah dan sederhana. Alat yang digunakan berupa moisture tester yang memiliki sensor. Penggunaannya cukup dengan menemplekan sensor ke permukaan kertas. Display pada tester akan menunjukkan angka prosentase kadar air hasil pengecekan.

ppr8

Sistem kerja alat ini menggunakan prinsip conductivity sehingga perlu diperhatikan kondisi alas dari sample yang ditest. Sebaiknya menggunakan alas yang kering dan tidak konduktif semisal kaca. Apabila alasnya bersifat konduktif juga maka hasil pengukuran akan terpengaruh oleh alas.

3. Water Absorption (Cobb Size 120 detik)

Sifat kertas adalah menyerap air, namun daya serap ini tidak sama untuk masing-masing jenis. Kontrol daya serap air sangat penting dalam proses konverting terutama dalam proses pengeleman flute di corrugator dan proses cetak di mesin flexo. Hal ini dikarenakan kedua proses itu menggunakan bahan pelarut air (water base).

Daya serap air diukur oleh banyaknya air yang diserap per satuan luas kertas dalam satuan gram/cm2. Metoda pengukurannya disebut dengan Cobb Size. Metode Cobb size ada yang 60 detik, 90 detik dan 120 detik. Jadi sangat penting untuk mengetahui Cobb size berapa detik yang dipakai dalam pengetesan

Untuk cobb size 120 detik prosedurnya adalah kertas dipotong pada ukuran tertentu dan ditimbang. Potongan kertas dipasang pada alat test Cobb Size yang berbentuk ring silinder yang luasnya 100 cm2, dengan cara dijepit dan dikencangkan dengan kunci pengikat. Air sebanyak 100 cm3 dituangkan kedalam ring silinder dan dibiarkan selama 105 detik. Kemudian airdibuang, ring silinder dilepas dan permukaan kertas ditekan dengan kertas blotting menggunakan roll penekan satu kali jalan gelindingan. Proses penekanan dn pengeringan ini berlangsung selama 15 detik, sehingga total waktu proses 120 detik.

ppr9

4. Bursting Strength Test – BST

Kertas dipotong secukupnya untuk bisa masuk ke alat tester. Potongan dipasang pada alat terster dengan cara dijepit dengan kekuatan jepitan yang sesuai standar. Alat dioperasikan dan akan membrane dari alat tersebut akan menekan kertas sampai jebol. Display skala ukuran tekanan akan menunjukkan suatu nilai yang sesuai dengan tekanan jebolkertas yang diukur.

ppr10

Pada umumnya semakin tinggi gramature kertas maka akan semakin besar pula nilai BST. Namun ini berlaku untuk jenis kertas yang sama. Contoh perbandingan nilai BST disajikan dalam tabel berikut:

ppr11

Pada tabel di atas, kertas lokal diambil dari tipe yang pakai bahan 100% waste paper. Kertas import memakai bahan yag mengandung virgin pulp. Terlihat jelas bahwa untuk grammature yang sama antara lokal dan import nilai Bursting Strengthnya berbeda. Kertas dengan bahan virgin pulp lebih tinggi.

Di kolom keempat dan kelima memuat bursting factor yang nilainya untuk semua gramature sama. (kecuali untuk lokal 275 GSM sedikit beda karena samplenya diambil dari kertas lokal yang masih mengandung bahan virgin pulp). Bursting factor adalah nilai bursting strength per 100gsm. Nilai ini biasanya tetap untuk satu jenis kertas tertentu. Jadi cukup dengan mengetahui nilai bursting factor suatu jenis kertas maka kita dapat menghitung nilai bursting strength untuk grammature berapapun. Hal ini memudahkan kita karena tidak perlu menghapal banyak nilai bursting strength.

5. Ring Crush Test– RCT (CD)

Merupakan kekuatan daya tekan tepi kertas yang mempunyai kaitan langsung dengan kekuatan tekanan box BCT. Metoda pengukuran RCT adalah dengan mengambil sample berbentuk pita kertas ukuran ½” x 6” (12,7 mm x 152,4mm). Untuk menjaga keakuratan dan kesempurnaan pemotongan, ada alat yang diciptakan khusus untuk memotong sample kertas.

Pita kertas tersebut dipasang melingkar pada pegangan sample RCT sehingga membentuk ring. Kemudian pita kertas dengan pegangannya di pasang di alat compression tester. Alat dioperasikan dan akan menekan ring pita kertas secara perlahan. Pita akan menahan kekuatan tekanan sampai pada akhirnya jebol. Nilai kekuatan yang menyebabkan jebol ini tercatat di alat tester, dan inilah yang menjadi nilai RCT kertas yang bersangkutan.

ppr12

ppr13

 Ada hal yang perlu diperhatikan ketika mengambil potongan sample yakni orientasi bentuk memanjang pita. Sample harus dipotong memanjang kearah MD sehingga kekuatan tekan yang terukur adalah tekanan ring crush arah cross direction RCT(CD). Hal ini mutlak karena potongan memanjang arah MD (RCT-Cross Direction) mewakili kekuatan tekanan fluting, sebagaimana tergambar di bawah ini:

Adalah sifat serat kertas pada saat proses pembuatan kertas lebih cenderung menyesuaikan pola susunan memanjang ke arah MD akibat adanya pengaruh laju kecepatan mesin. Hal ini menyebabkan nilai RCT-MD lebih besar dari RCT-CD. Namun walaupun demikian, kekuatan RCT-MD yang lebih besar tidak berarti apa-apa terhadap kekuatan tekanan box karena arah tegaknya alur fluting tidak searah dengan arah RCT_MD. Jadi tidak saling memperkuat.

ppr16
Compression tester (untuk RCT, ECT, PAT dll)

E. Resume Parameter Kualitas Kertas

Masih ada beberapa parameter kualitas yang lain dari kertas yang biasa diujikan di paper mill namun lima parameter di atas kaitannya sangat erat dengan proses converting di karton box sehingga converting mill pun biasa melakukannya sebagai prosedur pengecekan incoming material. Berikut ini resume dari kelima parameter kualitas.

ppr17

Pihak pemerintah sebagai penyelenggara badan regulasi telah mengeluarkan standar kualitas untuk ketas liner dan medium dalam bentuk SNI.

ppr18
Tabel spesifikasi kertas Liner (SNI. 8053.1-2014)

Dari tabel spesifikasi liner tersebut dapat diketahui bahwa bursting faktor untuk Liner kelas A adalah 3.6kgf/100g,sedangkan untuk Liner kelas B adalah 2,8kgf/100g.Kenyataan yang ada di lapangan, liner yang beredar di pasaran hanya memiliki bursting faktor dalam kisaran 2,6kgf/100gatau di bawahnya.

Kondisi ini bagaikan lingkaran setan karena di satu sisi customer menghendaki kualitas yang standar dan baik, namun di sisi lain harga yang dibentuk pasar tidak mampu menopang biaya produksi untuk pencapaian kualitas standar.

ppr19
Tabel Spesifikasi kertas Medium (SNI. 8053.1-2014)

Leave a Reply

Categories