Ultrasonik dalam Pembuatan Kertas

Ultrasonik berdaya tinggi telah berkembang menjadi teknologi proses yang serbaguna dan hemat energi di pabrik kertas modern. Dengan memasukkan gelombang ultrasonik berintensitas tinggi ke dalam sistem cairan atau bubur, pabrik dapat memanfaatkan efek kavitasi – pembentukan dan keruntuhan gelembung mikroskopis – untuk meningkatkan pencampuran, perpindahan massa, modifikasi serat, dan penghilangan kontaminan. Seiring meningkatnya tekanan pada produksi serat primer maupun pengolahan kertas daur ulang untuk mengurangi penggunaan energi, konsumsi air, dan kebutuhan bahan kimia, teknologi ultrasonik menawarkan serangkaian solusi inline yang menarik dan siap dipasang pada sistem yang sudah ada.

Ultrasonik dalam Pembuatan Kertas

Dalam pembuatan kertas, sistem ultrasonik terutama digunakan untuk meningkatkan kualitas suspensi bahan baku, kinerja serat, dan kestabilan proses. Salah satu aplikasi pentingnya adalah penghilangan gas dari suspensi pulp. Udara yang terperangkap dalam suspensi bahan baku dapat menyebabkan bercak air, guratan, dan cacat pembentukan yang secara langsung menurunkan kualitas kertas. Penghilangan gas secara ultrasonik secara efisien mengeluarkan gas terlarut dan terperangkap dari bubur pulp, menstabilkan bagian basah mesin kertas dan membantu mencegah cacat visual tanpa bahan kimia tambahan.
Aplikasi utama lainnya adalah peningkatan fibrilasi serat. Ultrasonik berdaya tinggi mendorong fibrilasi eksternal dan internal serat pulp dengan menghasilkan gaya geser lokal yang intens melalui kavitasi. Hal ini dapat menggantikan sebagian atau meningkatkan tahap pemukulan dan penghalusan serat konvensional. Dibandingkan dengan penghalusan mekanis saja, perlakuan ultrasonik dapat mencapai pengembangan serat yang setara atau lebih baik dengan konsumsi energi yang lebih rendah. Kekuatan serat tetap terjaga, bahkan dalam beberapa kasus meningkat, karena ultrasonik mendorong fibrilasi yang terkendali, bukan pemotongan serat yang berlebihan. Energi ultrasonik juga dapat membantu reaksi kimia yang terkait dengan modifikasi serat, seperti proses oksidasi atau pemutihan, sehingga meningkatkan efisiensi dan keseragaman reaksi.

Ultrasonik juga dapat mendukung disintegrasi pulp, baik saat penguraian serpihan kayu menjadi pulp maupun saat pembuatan pulp kembali dari kertas bekas. Kavitasi mempercepat pemisahan serat dan melonggarkan ikatan antara serat, bahan pengisi, tinta, dan lapisan pelapis, sehingga meningkatkan efisiensi pembuatan pulp dan mengurangi waktu pemrosesan.

Sonikasi di Bagian Basah Mesin Kertas

Dalam operasi pembuatan kertas, semakin disadari bahwa peningkatan kinerja bagian basah lebih ditentukan oleh efisiensi pemanfaatan bahan kimia daripada peningkatan dosis aditif. Oleh karena itu, dispersi ultrasonik semakin mendapat perhatian sebagai teknologi proses canggih untuk aktivasi dan homogenisasi aditif bagian basah secara terkendali sebelum ditambahkan ke suspensi bahan baku. Ultrasonik berdaya tinggi menghasilkan gaya geser akibat kavitasi yang mendeaglomerasi partikel dan mendorong dispersi polimer, bahan pengisi, dan emulsi secara merata dalam aliran proses inline. Dispersi yang lebih baik ini menghasilkan interaksi bahan kimia–serat yang lebih dapat diprediksi, meningkatkan retensi dan pembentukan lembaran, serta meningkatkan kestabilan proses, sekaligus mengurangi kebutuhan bahan kimia dan konsumsi energi secara keseluruhan. Berkat kemampuan peningkatan skala secara linier dan ketersediaan sistem sonikator kelas industri dari Hielscher Ultrasonics, dispersi ultrasonik telah berkembang dari studi skala laboratorium menjadi penerapan skala penuh sebagai strategi optimasi bagian basah yang andal secara teknis dan layak secara ekonomi.

Baca lebih lanjut tentang keunggulan dispersi ultrasonik di bagian basah pabrik kertas!

Ultrasonik dalam Daur Ulang Kertas

Dalam aplikasi daur ulang, ultrasonik berdaya tinggi mengatasi beberapa tantangan yang paling sulit dituntaskan dalam pengolahan serat dari kertas bekas. Salah satu penggunaan utamanya adalah pembersihan serat dan penghilangan kontaminan. Kavitasi ultrasonik membantu melepaskan kotoran, minyak, tinta cetak, zat pewarna, dan residu lak dari permukaan serat. Dalam operasi penghilangan tinta, ultrasonik meningkatkan pelepasan dan dispersi partikel tinta, meningkatkan efisiensi flotasi atau pencucian, serta memungkinkan tingkat kecerahan yang lebih tinggi dengan penggunaan bahan kimia yang lebih rendah.
Ultrasonik juga berkontribusi pada pengurangan mikroba dalam sistem air putih proses pembuatan kertas. Dengan mendisrupsi sel mikroba dan biofilm secara mekanis, perlakuan ultrasonik dapat menurunkan beban mikroba tanpa hanya mengandalkan biosida. Hal ini mendukung sirkuit air proses yang lebih bersih dan dapat mengurangi bau, pembentukan lendir, serta risiko pengotoran biologis.
Aplikasi penting lainnya yang terkait dengan daur ulang adalah pengurangan kadar air. Energi ultrasonik dapat memperbaiki karakteristik drainase suspensi serat dengan memodifikasi jaringan serat dan mengurangi air terikat. Pengurangan kadar air yang lebih baik dapat meningkatkan efisiensi bagian pengepresan dan kasa pembentuk, sehingga menurunkan kebutuhan energi termal pada tahap pengeringan berikutnya.
 

Energi sonikasi terhadap waktu drainase (dalam menit) untuk penyiapan kertas nano (sesuai dengan sampel CNF(1)LA).
Energi sonikasi sebesar 100 J/ml setara dengan sonikasi selama 100 detik, dan seterusnya.
(Studi dan gambar: ©Sethi et al., 2018)

Aplikasi Proses Tambahan

Selain pengolahan serat dan air, ultrasonik berdaya tinggi digunakan untuk menghomogenisasi dan mendispersikan bubur kertas serta aditif. Homogenisasi ultrasonik memastikan distribusi bahan pengisi, pigmen, polimer, dan aditif fungsional yang merata, sehingga meningkatkan efisiensi bahan kimia dan konsistensi produk. Ultrasonik juga diterapkan dalam proses penyemprotan dan pelapisan, dengan nosel ultrasonik yang menghasilkan tetesan halus dan seragam untuk aplikasi bahan pelapis, bahan pendarihan, atau lapisan fungsional secara presisi pada permukaan kertas.

Integrasi Inline dan Penerapan Industri

Keunggulan utama teknologi ultrasonik adalah sebagian besar aplikasinya dapat diterapkan secara inline, sehingga pabrik dapat memasang reaktor ultrasonik pada sirkuit proses yang sudah ada tanpa perancangan ulang besar-besaran. Sistem ultrasonik aliran kontinu dapat ditingkatkan skalanya secara linier dan disesuaikan dengan konsistensi, laju alir, serta tujuan proses tertentu.
Dengan pemilihan dan integrasi sistem yang tepat, ultrasonik berdaya tinggi menjadi alat intensifikasi proses yang fleksibel, alih-alih perlakuan yang berdiri sendiri. Pemasok peralatan seperti Hielscher Ultrasonics mendukung pabrik dalam memilih dan mengonfigurasi sistem ultrasonik kelas industri yang disesuaikan dengan tantangan khusus dalam pembuatan atau daur ulang kertas.

Tingkatkan Kualitas Kertas dan Kurangi Biaya

Mulai dari meningkatkan pengembangan dan dispersi serat hingga memungkinkan daur ulang yang lebih bersih dan pengoperasian bagian basah yang lebih stabil, ultrasonik berdaya tinggi menawarkan beragam aplikasi di pabrik kertas. Kemampuannya untuk meningkatkan proses fisik dan kimia sekaligus mengurangi konsumsi energi, air, dan bahan kimia menjadikan ultrasonik teknologi yang semakin menarik, baik untuk instalasi baru maupun pemasangan pada sistem yang sudah ada. Seiring keberlanjutan dan efisiensi terus membentuk industri kertas, pemrosesan ultrasonik menempati posisi sebagai solusi praktis yang dapat ditingkatkan skalanya untuk pembuatan kertas modern.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Desain, Manufaktur, dan Konsultasi – Kualitas Buatan Jerman

Ultrasonikator Hielscher dikenal karena standar kualitas dan desainnya yang tertinggi. Ketangguhan dan kemudahan pengoperasian memungkinkan integrasi ultrasonikator kami ke dalam fasilitas industri dengan lancar. Kondisi berat dan lingkungan yang menuntut dapat ditangani dengan mudah oleh ultrasonikator Hielscher.

Hielscher Ultrasonics merupakan perusahaan bersertifikasi ISO dan memberikan perhatian khusus pada ultrasonikator berkinerja tinggi yang dilengkapi teknologi mutakhir serta mudah digunakan. Tentu saja, ultrasonikator Hielscher mematuhi standar CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA, dan RoHs.