(Behavior of Fractionated Dissolving Pulp in Viscose Process)
Oleh : Hadi Ramansah Chaidir (22/500318/PTK/14615) – Magister Teknik Kimia
INTISARI
Dalam beberapa tahun terakhir, produksi serat staple viscose (VSF) mengalami peningkatan yang konsisten, sehingga permintaan terhadap pulp larut (dissolving pulp) oleh produsen juga meningkat. Sifat-sifat pulp memainkan peran penting dalam memengaruhi efisiensi proses viscose, sehingga pemilihan bahan baku yang efisien menjadi sangat penting. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi perilaku pulp yang difraksinasi dalam proses viscose dengan parameter kontrol yang sama. Bahan baku disiapkan dari referensi (REF) sebagai tanpa fraksinasi, serat panjang (LF, >0,595 mm layar), serat panjang-menengah (MFL, 0,595-0,297 mm), serat pendek-menengah (MFS, 0,297-0,149 mm), dan fraksi serat pendek (SF, 0,149-0,074 mm). Setelah fraksinasi, pulp dianalisis untuk menentukan komposisi kimia dan morfologi seratnya, dan pulp ini diproses di pabrik percobaan viscose melalui tahapan alkalizing, pengepresan, penghancuran, penuaan, xanthation, dan pemintalan.
Fraksinasi adalah tindakan memisahkan komponen serat dalam pulp berdasarkan ukurannya. Dalam penelitian ini, aksesibilitas atau homogenitas pulp larut dapat ditingkatkan dengan hanya menggunakan fraksi serat yang ideal, yang diharapkan memberikan dampak positif pada proses viscose. Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa fraksi SF memiliki viskositas, alfa-selulosa, dan berat molekul terendah. Sifat fisik SF juga menunjukkan ketebalan dinding sel (CWT), luas penampang (CSA), dan kekasaran yang paling rendah, namun memiliki jumlah populasi serat dan nilai retensi air (WRV) tertinggi dibandingkan dengan LF. Karakteristik ini secara signifikan memengaruhi kualitas selulosa alkali dan tingkat polimerisasi selama proses penuaan.
Fraksi SF menunjukkan waktu depolimerisasi tercepat (145 menit) untuk mencapai target viskositas 240 mL/g dibandingkan fraksi lainnya (192–194 menit). Namun, laju konstanta alkalizing dan penuaan tidak terlalu berbeda antar fraksi pulp, sehingga dapat disimpulkan bahwa ukuran serat tidak memengaruhi laju reaksi alkalizing dan penuaan. Hasil keseluruhan menunjukkan bahwa fraksi MFL merupakan fraksi serat yang ideal untuk proses viscose berdasarkan kinerja keseluruhan pada kualitas dope, dengan jumlah partikel berukuran >20 mikron yang paling rendah baik sebelum (0,18%) maupun setelah filtrasi (0,06%). Proses pemintalan pulp fraksi MFL juga dapat mencapai kecepatan tertinggi (70 m/menit) tanpa lilitan dan dengan kondisi spinneret yang bersih. MFL juga memiliki viskositas awal yang dapat diterima (478 mL/g) dan hasil fraksi dominan (30%), yang menunjukkan peningkatan produktivitas. Sebaliknya, fraksi SF disimpulkan sebagai bahan yang tidak diinginkan untuk proses viscose karena jumlah partikel berukuran >20 mikron yang tinggi pada dope, yang secara langsung berdampak pada rendahnya kemampuan filtrasi. Hal ini mungkin disebabkan oleh reaksi berlebihan pada SF yang menghasilkan pembentukan gel di dalam dope.
Kata kunci: Pulp Larut, Fraksinasi, Viscose.
ABSTRACT
In recent years, there has been a consistent increase in viscose staple fiber (VSF) production, leading to an increased demand for dissolving pulp among producers. The properties of the pulp play a crucial role in influencing the efficiency of viscose operation, necessitating the selection of efficient raw materials. This study aimed to evaluate behaviour of fractionated pulp in viscose processes under similar control parameters. Raw material was prepared from reference (REF) as without fractionation, long-fiber (LF, >0.595 mm screen), medium fiber-long (MFL, 0.595-0.297 mm), medium fiber-short (MFS, 0.297-0.149 mm) and short-fiber fractions (SF, 0.149-0.074 mm). After fractionation, pulps were analyzed to determine their chemical composition and fiber morphology, and these pulps were processed in the viscose pilot plant with following alkalizing, pressing, shredding, aging, xanthation, and spinning. Fractionation is the action of separating fiber components in pulps based on their size. In this study, accessibility or homogeneously of the dissolving pulp can be improved by utilizing only the ideal fiber fractions and expected positive impact to the viscose process. The chemical analysis results showed that SF had the lowest viscosity, alpha-cellulose, and molecular weight. Physical properties of SF also had the lowest cell wall thickness (CWT), crosssection area (CSA), and coarseness, but it had the highest fiber population and water retention value (WRV) compared to LF. These characteristics significantly affected the quality of alkaline cellulose and the degree of polymerization rate during the aging process. SF showed the fastest depolymerization time (145 minutes) to achieve a target viscosity of 240 mL/g compared to others (192–194 minutes). However, constant alkalizing and aging rate was not much different for various pulp fractions, so it could be concluded that the size of fiber did not affect the alkalizing and aging reaction rate. The overall result showed that the MFL fraction was the ideal fiber fraction for the viscose process based on overall performance in dope quality which had the lowest amount of particle sizes (>20 microns) in both before (0.18%) and after filtration (0.06%). The spinning process of MFL fraction pulp could also reach the highest speed (70 m/min) with no wrapping and clean spinneret condition found. MFL also had an acceptable initial viscosity (478 mL/g) and a predominant fraction yield (30%), showing enhanced productivity. On the other hand, SF fraction concluded as undesired material to viscose process because of the high amount of particle size (>20 microns) in dope, which directly impacted to poor filterability. These might be because SF is over reacted and resulted gel formation in the dope.
Keywords: Dissolving Pulp, Fractionation, Viscose.