Apa Beberapa Reaksi Kimia yang Digunakan dalam Pembuatan Kertas?

Kertas mungkin tampak seperti produk biasa dan sederhana, tetapi pembuatannya sebenarnya lebih rumit daripada yang mungkin disadari kebanyakan konsumen. Alasan utama untuk ini adalah kimia pembuatan kertas. Melalui serangkaian reaksi dan proses fisik, bahan kimia yang digunakan dalam industri kertas mengubah serpihan kayu cokelat menjadi lembaran putih mengkilap yang dapat Anda pegang di tangan. Dua dari reaksi kimia utama yang terlibat adalah pemutihan dan proses Kraft.

Kayu adalah campuran kompleks yang terutama terdiri dari polimer yang disebut selulosa. Serat selulosa dalam kayu diikat oleh polimer lain yang disebut lignin. Pembuat kertas harus menghilangkan lignin dari pulp kayu. Untuk mencapai hal ini, salah satu reaksi kimia utama yang digunakan dalam industri adalah proses Kraft, di mana kayu chip digabungkan dengan campuran natrium hidroksida dan natrium sulfida dalam air pada suhu tinggi dan tekanan. Di bawah kondisi yang sangat mendasar ini, ion sulfida bermuatan negatif bereaksi dengan lignin rantai polimer untuk memecahnya menjadi subunit yang lebih kecil sehingga serat selulosa dibebaskan untuk penggunaan lebih lanjut.

Meskipun pulping Kraft sejauh ini merupakan proses yang paling populer, beberapa produsen menggunakan pendekatan lain untuk menghilangkan lignin. Salah satu alternatif tersebut adalah pembuatan pulp asam sulfit, di mana campuran asam sulfat dan baik natrium, magnesium, kalsium atau amonium bisulfit dalam air melarutkan lignin untuk membebaskan selulosa serat. Seperti halnya pembuatan pulp Kraft, diperlukan suhu dan tekanan yang tinggi. Alternatif lain adalah pulping semikimia sulfit netral, di mana keripik dicampur dengan campuran natrium sulfit dan natrium karbonat dalam air dan dimasak. Berbeda dengan yang lain, proses ini hanya menghilangkan sebagian lignin, jadi setelah pulping chip harus diparut secara mekanis untuk menghilangkan beberapa polimer yang tersisa.

Tidak peduli proses mana yang dipilih pabrikan untuk pulping, beberapa lignin masih tetap utuh, dan lignin yang tersisa ini umumnya memberikan warna coklat pada pulp. Produsen menghilangkan sisa lignin ini dan mengubah pulp menjadi putih melalui proses kimia lain yang disebut pemutihan. Dalam proses ini, zat pengoksidasi - bahan kimia yang mengoksidasi lignin dengan menambahkan atom oksigen ke dalamnya atau menghilangkan elektron - digabungkan dengan pulp kayu untuk menghancurkan lignin yang tersisa. Pemutihan cenderung lebih selektif daripada pulping; tidak seperti pembuatan pulp, yang juga menghancurkan sebagian kecil selulosa, pemutihan terutama menghilangkan lignin.

Bahan kimia pemutih umum termasuk klorin, klorin dioksida, oksigen, hidrogen peroksida, ozon dan natrium hipoklorit, bahan aktif dalam pemutih rumah tangga. Walaupun mekanisme masing-masing reaksi berbeda, kesemuanya merupakan oksidator yang akan mengoksidasi lignin dalam pulp. Klorin, klorin dioksida dan hidrogen peroksida adalah yang paling selektif dari agen-agen ini, yang berarti mereka memiliki kecenderungan yang lebih kecil untuk bereaksi dengan selulosa dan bagian campuran yang diinginkan lainnya. Selain kemampuannya untuk menghilangkan lignin, klorin, klorin dioksida dan natrium hipoklorit juga unggul dalam kemampuannya untuk menghilangkan partikel kotoran, yang merupakan faktor penting lainnya bagi produsen untuk mempertimbangkan.

Setelah pulp dan diputihkan, pulp dimasukkan ke dalam serangkaian mesin yang akan mengubahnya melalui proses fisik daripada proses kimia untuk membuatnya menjadi lembaran. Tergantung pada jenis properti yang mereka inginkan untuk produk mereka, produsen menggunakan beragam reaksi kimia lain yang disebut sizing, proses retensi dan kekuatan basah yang memberikan ketahanan terhadap kelembaban, mengikat serat yang lebih kecil ke dalam atau mengubah produk sehingga kecil kemungkinannya untuk berantakan saat basah. Biasanya proses ini melibatkan salah satu dari berbagai polimer yang akan mengikat serat selulosa dalam produk jadi. Proses kekuatan basah, misalnya, biasanya menggabungkan serat selulosa dengan resin poliamido-amina-epiklorohidrin yang bereaksi dengan serat untuk mengikat silang sehingga lebih sedikit kemungkinan besar akan hancur di dalam air.