Pemahaman mengenai struktur serat sangat diperlukan dalam proses pembuatan pulp, maupun dalam proses pembuatan kertas terutama di refaining. karenanya di artikel ini kita akan mempelajari struktur serat secara singkat dan sederhana.
Melihat serat dari perspektif fisik, dapat dilihat bahwa ia dibangun dari sejumlah lapisan sel dengan sifat yang berbeda-beda.
L = Lumen.
S3 = Lapisan interior dinding sekunder (Secondary wall).
S2 = Lapisan tengah dinding sekunder (Secondary wall).
S1 = Lapisan eksterior dinding sekunder (Secondary wall).
P = Dinding primer (Primary wall).
M = Lamella tengah (Middle lamella).
Dinding primer berada di lapisan paling luar dari serat dengan ketebalan berkisar antara 0,1 - 0,3 μm (sangat tipis).
Jumlah lignin di dinding primer cukup tinggi. Kapasitas untuk membengkak dalam air rendah. Jumlah gugus OH di permukaan juga rendah dan karenanya kapasitas untuk membentuk ikatan hidrogen terbatas. Karena itu, untuk dapat membentuk ikatan antar serat, dinding primer harus dihilangkan.
Lapisan eksterior (S1) dari dinding sekunder sangatlah tipis dan memiliki kapasitas pembengkakan yang rendah. Ketebalannhya juga bervariasi antara 0,1 - 0,2 μm.
Jumlah gugus OH pada permukaan lapisan S1 rendah. Dengan demikian, S1 memiliki kemampuan terbatas untuk membentuk ikatan hidrogen. Lapisan ini juga mencegah bagian dalam dinding serat untuk menyerap air dan membengkak. Untuk mengatasi ini, maka selama proses pembuatan pulp maupun kertas lapisan S1 harus dipisah atau dihapus sebagian.
Lapisan tengah (S2) dari dinding sekunder jauh lebih tebal daripada lapisan luar P dan S1. Lapisan ini memiliki sekitar 80% dari berat serat itu sendiri dan itu akan memiliki pengaruh konklusif pada sifat-sifat pulp yang sudah jadi. Ketebalannya bervariasi antara 1 - 5 μm serta memiliki Jumlah gugus OH pada permukaan yang tinggi.
Berbeda dengan lapisan lainnya, fibril dalam S2 sebagian besar berorientasi dalam arah utama, yang sama dengan arah longitudinal serat (vertikal keatas). Orientasi seperti itu mempengaruhi kekuatan dan kekakuan serat.
Semua lapisan serat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa. Kandungan hemiselulosa dapat bervariasi dalam pulp yang sudah jadi, tetapi umumnya kandungan hemiselulosa di lapisan tengah (S2) lebih tinggi daripada di lapisan luar P dan S1. Hal itu juga terbukti kalau Lapisan S2 memiliki kapasitas pembengkakan yang baik. Semakin banyak hemiselulosa, semakin banyak dinding serat akan membengkak.
Lapisan interior (S3) dinding sekunder yang berbatasan dengan rongga bagian dalam serat (lumen) memiliki ketebalan yang sangat tipis sekitar 0,1 μm. Lapisan S3 ini kadang-kadang juga disebut sebagai "dinding tersier".
Di bagian dalam serat ada suatu rongga yang biasa disebut lumen. Ketika kertas diproduksi, serat-seratnya akan menjadi rata dan lumen kurang lebih akan menghilang. Serat kemudian akan mendapatkan penampilan seperti pita (terutama serat yang berdinding tipis).
Zona perekat yang terletak di antara dinding utama sel yang berdekatan disebut lamella tengah. Secara kimia lamella terdiri dari lignin. Biasanya lignin itu bersifat keras dan rapuh tetapi bisa dilunakkan dengan bantuan panas atau bahan kimia.
Kapasitas lignin untuk menyerap air sangatlah rendah. Selain itu, jumlah kelompok OH bebas dalam lignin rendah. Akibatnya, lignin pada permukaan serat dan di dalam dinding serat melemahkan ikatan antara serat dalam lembaran kertas.
Pada semua produksi pulp serat harus diproses sedemikian rupa sehingga lignin dapat hilang atau tidak menutupi permukaan serat.
Jadi untuk memperoleh kertas yang berikatan dengan baik, maka hal yang paling utama kita pertahankan adalah lapisan tengah secondary wall (S2). karena di lapisan tengah memiliki gugus OH yang tinggi dan kandungan lignin yang rendah, sehingga membuat kertas berikatan dengan baik. Dan untuk memaksimalkannya maka kita perlu juga untuk menghilangkan semaksimal mungkin Middle lamella (lignin), karena bisa mempengaruhi ikatan antar serat.
Referensi :
Ebook CEPATEC AB Knut-Erik Persson
Melihat serat dari perspektif fisik, dapat dilihat bahwa ia dibangun dari sejumlah lapisan sel dengan sifat yang berbeda-beda.
S3 = Lapisan interior dinding sekunder (Secondary wall).
S2 = Lapisan tengah dinding sekunder (Secondary wall).
S1 = Lapisan eksterior dinding sekunder (Secondary wall).
P = Dinding primer (Primary wall).
M = Lamella tengah (Middle lamella).
Dinding Primer (Primary Wall)
Dinding primer berada di lapisan paling luar dari serat dengan ketebalan berkisar antara 0,1 - 0,3 μm (sangat tipis).
Jumlah lignin di dinding primer cukup tinggi. Kapasitas untuk membengkak dalam air rendah. Jumlah gugus OH di permukaan juga rendah dan karenanya kapasitas untuk membentuk ikatan hidrogen terbatas. Karena itu, untuk dapat membentuk ikatan antar serat, dinding primer harus dihilangkan.
Dinding Sekunder (S1, S2, S3)
Jumlah gugus OH pada permukaan lapisan S1 rendah. Dengan demikian, S1 memiliki kemampuan terbatas untuk membentuk ikatan hidrogen. Lapisan ini juga mencegah bagian dalam dinding serat untuk menyerap air dan membengkak. Untuk mengatasi ini, maka selama proses pembuatan pulp maupun kertas lapisan S1 harus dipisah atau dihapus sebagian.
Berbeda dengan lapisan lainnya, fibril dalam S2 sebagian besar berorientasi dalam arah utama, yang sama dengan arah longitudinal serat (vertikal keatas). Orientasi seperti itu mempengaruhi kekuatan dan kekakuan serat.
Semua lapisan serat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa. Kandungan hemiselulosa dapat bervariasi dalam pulp yang sudah jadi, tetapi umumnya kandungan hemiselulosa di lapisan tengah (S2) lebih tinggi daripada di lapisan luar P dan S1. Hal itu juga terbukti kalau Lapisan S2 memiliki kapasitas pembengkakan yang baik. Semakin banyak hemiselulosa, semakin banyak dinding serat akan membengkak.
Lumen
Di bagian dalam serat ada suatu rongga yang biasa disebut lumen. Ketika kertas diproduksi, serat-seratnya akan menjadi rata dan lumen kurang lebih akan menghilang. Serat kemudian akan mendapatkan penampilan seperti pita (terutama serat yang berdinding tipis).
Lamella Tengah (Middle Lamella)
Kapasitas lignin untuk menyerap air sangatlah rendah. Selain itu, jumlah kelompok OH bebas dalam lignin rendah. Akibatnya, lignin pada permukaan serat dan di dalam dinding serat melemahkan ikatan antara serat dalam lembaran kertas.
Pada semua produksi pulp serat harus diproses sedemikian rupa sehingga lignin dapat hilang atau tidak menutupi permukaan serat.
Jadi untuk memperoleh kertas yang berikatan dengan baik, maka hal yang paling utama kita pertahankan adalah lapisan tengah secondary wall (S2). karena di lapisan tengah memiliki gugus OH yang tinggi dan kandungan lignin yang rendah, sehingga membuat kertas berikatan dengan baik. Dan untuk memaksimalkannya maka kita perlu juga untuk menghilangkan semaksimal mungkin Middle lamella (lignin), karena bisa mempengaruhi ikatan antar serat.
Referensi :
Ebook CEPATEC AB Knut-Erik Persson
Komentar
Posting Komentar