Proses Kraft ialah proses pembuatan pulpa dan kertas yang paling biasa digunakan pada masa ini untuk pengubahan serpihan kayu menjadi pulpa kayu. Proses tersebut melibatkan pelbagai langkah – mekanikal dan kimia – seperti menyerpih atau mengisar, mengisi, memasak, mendapatkan semula, meniup, menapis, membasuh dan melunturkan.

Terdapat lima langkah utama dalam pengeluaran kertas, dan setiap daripada langkah ini mengalami keadaan kakisan tertentu yang tersendiri, yang perlu dipertimbangkan secara berasingan apabila memilih bahan:

  1. Pertama, serpihan kayu dimasukkan ke dalam alat pencerna, dalam keadaan suhu dan tekanan tinggi, agar dapat mengasingkan lignin (glu atau perekat) yang melekatkan serpihan kayu tersebut.
  2. Seterusnya, pulpa diproses menerusi beberapa kali basuhan agar dapat membuang bendasing lain pula dan mengitar semula air rebusan, yang turut dikenali sebagai air rebusan hitam pada peringkat ini dalam proses tersebut.
  3. Ini diikuti dengan proses pelunturan yang menambahkan kecerahan pulpa kepada tahap yang sesuai berdasarkan produk pulpa atau kertas yang dikehendaki.
  4. Setelah pelunturan, pulpa tersebut diproses di dalam air rebusan cecair yang boleh dipindahkan ke kilang kertas.
  5. Air rebusan cecair tersebut kemudiannya diproses menerusi beberapa peralatan penghubung basah dan penghubung kering untuk menyedut keluar air dan memampatkan gentian agar dapat menghasilkan produk kertas yang sebenar.

Kilang pulpa dan kertas menggunakan keluli tahan karat dan aloi perintang kakisan yang lain untuk mengelakkan daripada pencemaran besi pada kertas produk dan agar dapat menahan kakisan proses. Walaupun kebanyakan kilang menggunakan proses (Kraft) yang hampir sama, terdapat perbezaan yang jelas antara kilang yang boleh memberikan kesan terhadap kelakuan kakisan.

Read More



Selain itu, penutupan penyelenggaraan tahunan yang dilakukan sejak dahulu telah berkurangan, menyebabkan keperluan terhadap lebih banyak aloi rintangan meningkat. Kos penyelenggaraan boleh dikurangkan apabila menggunakan lebih banyak bahan perintang kakisan. Masalah kakisan sering kali menjadi bertambah buruk oleh keadaan penutupan atau proses yang dikurangkan kepentingannya, memandangkan peristiwa sedemikian cenderung meningkatkan kepekatan klorida dalam air proses.

Untuk mencegah perubahan ini, keluli karbon telah ditukar menjadi keluli tahan karat austenit, yang kemudiannya pula digantikan sebahagiannya oleh keluli tahan karat super dupleks. Pendorong utama untuk peningkatan dalam penggunaan keluli tahan karat dupleks dalam industri pulpa dan kertas ialah kos. Bahan ini kurang terjejas oleh turun naik harga bahan mentah, oleh sebab ia mengandungi kurang nikel berbanding gred austenit.

Peringkat 1 – Penyediaan serpihan / Pencernaan / Penyimpanan dan mendapatkan semula air rebusan Bergantung pada konfigurasi proses yang tepat, penyediaan serpihan boleh melibatkan sebilangan fasa yang terpisah – menanggalkan kulit, penyerpihan dan rawatan awal. Keadaan pada amnya basah dan lelas, oleh itu keluli rintangan lelasan boleh digunakan pada peringkat awal, dan digantikan dengan keluli tahan karat kemudiannya. Sebelum ini, unit seperti penyerpih/pengisar telah dibina menggunakan aloi 304L atau keluli tahan karat 316L, tetapi keluli tahan karat dupleks lebih baik lagi manakala tiada maklumat sama ada kakisan atau haus/hakisan menguasai kadar kehilangan bahan.

Biasanya, serpihan mula-mula memasuki peringkat pra-pengukusan yang menyebabkannya basah dan dipanaskan terlebih dahulu dengan wap. Rongga di dalam serpihan kayu segar sebahagiannya berisi cecair dan udara. Rawatan wap menyebabkan udara mengembang, dan lebih kurang 25% daripada udara akan terkeluar daripada serpihan. Langkah seterusnya ialah memerap serpihan dengan air rebusan hitam dan putih. Langkah ini boleh dilakukan sama ada sebelum atau selepas serpihan memasuki alat pencerna, tetapi kebanyakan kilang melakukan proses ini di dalam alat pencerna atas sebab kawalan kakisan. Sekali lagi, Alloy 316L dan Alloy 2205 menjadi pilihan biasa.

Alat pencerna ‘memasak’ serpihan kayu dengan berkesan, memecahkan gentian selulosa dan memisahkannya daripada lignin dan hemiselulosa yang melekatkannya. Keadaan tersebut amat beralkali, cukup melelaskan, pada suhu tinggi dan dengan keadaan kakisan boleh ubah di seluruh kebuk. Ia menggunakan campuran air rebusan hitam dan putih untuk membantu dalam memecahkan serpihan kayu kepada pulpa kayu.

Air rebusan putih mengandungi terutamanya natrium hidroksida dan natrium sulfida dalam air, dan merupakan komponen aktif dalam pempulpaan Kraft. Air rebusan putih turut mengandungi sedikit amaun natrium karbonat, natrium sulfat, natrium tiosulfat, natrium klorida, kalsium karbonat, serta garam terkumpul yang lain dan unsur bukan proses. Komponen tambahan ini dianggap lengai dalam proses Kraft, kecuali natrium karbonat yang memberikan sedikit kesan.

Air rebusan hitam ialah larutan berair sisa lignin, hemiselulosa dan bahan kimia bukan organik yang digunakan dalam proses tersebut. Air rebusan hitam mengandungi 15% bahan pepejal yang mengikut beratnya terdiri daripada 10% bahan kimia organik dan 5% bahan kimia bukan organik. Biasanya, bahan organik dalam air rebusan hitam terdiri daripada 40-45% sabun, 35-45% lignin dan 10-15% bahan organik lain.

Selama bertahun-tahun, kebuk besar tersebut diperbuat daripada keluli karbon, yang menyebabkan ketebalannya menipis dengan ketara disebabkan oleh bahan lebihan yang terhasil. Akibat daripada pendekatan ini, selain hayat pengendalian yang terbatas, ialah berat dan saiz relatif komponen rekaan. Oleh itu, terdapat pilihan yang lebih sesuai untuk bahan perintang kakisan yang lebih banyak seperti keluli tahan karat. Oleh sebab kurang keperluan untuk menambah ketebalan bagi membolehkan kakisan berlaku, dan aloi tersebut boleh dianggap lebih kuat, maka ada kemungkinan kos dapat dikurangkan walaupun bahan mentah lebih mahal. Pemasangan awal menggunakan keluli tahan karat austenit yang dilakukan tanpa tenaga haba (cekang) untuk menambahkan kekuatannya. Bagaimanapun, ketersediaan keluli tahan karat dupleks memberikan pilihan yang lebih berkesan kos – keupayaan rintangan kakisan yang berkesan dan kekuatan tinggi tanpa memerlukan tenaga haba.

Berbanding bahan lain (keluli karbon, keluli tahan karat austenit), keluli tahan karat dupleks dan super dupleks memberikan keadaan kakisan lebih teruk dalam keadaan beralkali kuat. Secara amnya, keupayaan rintangan kakisan meningkat apabila kandungan kromium meningkat, walaupun kurang faedah daripada molibdenum yang meningkat, tambahan ini terdapat dalam persekitaran beralkali sedemikian berbanding persekitaran neutral dan berasid. Oleh itu, aloi super dupleks 25%Cr mungkin dijangka mengatasi aloi dupleks 22%Cr. Bagaimanapun, kos dan ketersediaan cenderung menggalakkan penggunaan Alloy 2205 yang lebih meluas untuk kegunaan ini.

Peringkat 2 – Membasuh / Penyimpanan dan mendapatkan semula air rebusan Pada dasarnya, keadaan yang dialami semasa membasuh pulpa mungkin kelihatan kurang agresif dan membolehkan penggunaan keluli tahan karat yang lebih standard seperti Alloy 316L. Bagaimanapun, penggunaan sistem litar tertutup boleh menyebabkan penggunaan air berkandungan klorida lebih tinggi. Gred keluli tahan karat dupleks mempunyai kelebihan menjadi lebih berguna dari segi rintangan lelasan jika terdapat kemungkinan bawaan pasir / kersik (hancuran bahan) dalam air rebusan putih.

Sebilangan besar tangki penyimpanan digunakan pada peringkat proses ini. Andai kata aloi perintang kakisan diperlukan untuk keadaan tertentu dalam set proses, maka keluli tahan karat dupleks dan super dupleks menawarkan peluang penjimatan berat. Sebagaimana alat pencerna, sebelum ini tangki diperbuat daripada keluli karbon dengan mengambil kira kakisan. Bagi sesetengah air rebusan, terutamanya yang mengandungi lebih banyak pepejal, keluli tahan karat austenit (Alloy 304 & Alloy 316L) mungkin tiada keupayaan rintangan kakisan yang mencukupi, oleh itu boleh digantikan dengan bahan lebih baik seperti keluli tahan karat dupleks. Bagaimanapun, pada sesetengah tangki air rebusan hitam – yang mempunyai kandungan klorida mungkin agak nyata lebih tinggi c. 1% – maka aloi dupleks berisiko mengalami lekukan dan kakisan yang menyebabkan bahagian lembut setempat atau mendapan mengubah keadaan yang seragam. Untuk itu, kandungan kromium yang lebih tinggi pada keluli tahan karat super dupleks 25%Cr merupakan pilihan yang lebih sesuai.



Peringkat 3 – Pelunturan Pelunturan ialah proses yang amat mengkakis, yang dijalankan di bawah keadaan berasid dengan oksidan yang kuat seperti klorin, klorin dioksida, natrium hidroksida dan hidrogen peroksida. Proses pelunturan biasanya mempunyai tiga hingga lima peringkat yang menetapkan pH pulpa bersilih ganti antara keadaan berasid dan beralkali. Segala peringkat ini dibahagikan kepada dua kategori proses dalam setiap urutan pelunturan, pendeligninan dan pencerahan.

Setiap peringkat pada urutan pelunturan terdiri daripada empat komponen peralatan asas:

Sebuah pam yang digunakan untuk memindahkan pulpa sepanjang peringkat tersebut mengikut kekerapan yang dikehendaki. Pencampur untuk mengadun pulpa, bahan kimia dan wap. Menara atau kebuk tindak balas (beratmosfera atau bertekanan) dengan pencairan, dan peralatan pengadukan untuk kawalan ketekalan luahan. Sesendal untuk memisahkan bahan kimia sisa dan hasil sampingan tindak balas daripada pulpa. Menara peluntur biasanya diisi dari bawah dengan pulpa bergerak menaik di dalam menara sambil dilunturkan kepada kecerahan yang dikehendaki. Menara ini besar saiznya dengan garis pusat 4-6m (12-18 kaki), dan tinggi 12-17m (35-50 kaki). Biasanya terdapat 4-8 menara di setiap loji dan secara tradisionalnya menara ini dibina dengan lapisan bata dan paip salur masuk Alloy 254.

Kakisan keluli tahan karat di loji peluntur telah lama menjadi cabaran kepada bahan. Keadaan kakisan untuk proses pelunturan boleh jadi sangat berbeza bergantung pada bahan kimia yang digunakan, yang kemudiannya pula boleh bergantung kepada sumber pulpa iaitu daripada kayu berbanding kertas kitar semula. Keadaan kakisan yang berpunca daripada klorin dan klorin dioksida mengehadkan penggunaan keluli tahan karat pada peralatan basuh bagi peringkat proses selanjutnya. Alloy 254 telah digunakan dengan jayanya, dan turut berjaya digantikan dengan Ferralium 255 – SD50 dan Alloy 32750 dengan keupayaan rintangan kakisan yang sebanding tetapi lebih kuat dan kurang pengembangan haba. Gred beraloi tinggi seperti Alloy 904L telah digunakan untuk kegunaan ini, tetapi memberikan prestasi lebih baik pada kos lebih tinggi daripada yang biasanya diperlukan. Dalam persekitaran beralkali, apabila dikendalikan pada suhu mencecah 110°C, gred dupleks mungkin memadai. Antara bahan pilihan lain ialah Titanium (Gred 2) yang keupayaan rintangan kakisannya cukup cemerlang dan mudah didapati, tetapi ia lebih sukar dikimpal dan cukup mahal.

Dalam beberapa dekad kebelakangan ini, terdapat peralihan untuk mengelakkan penggunaan klorin atas sebab persekitaran. Pemprosesan bebas klorin sepenuhnya (TCF – totally chlorine free) semakin dianggap piawai, menggunakan bahan kimia seperti oksigen, hidrogen peroksida, ozon dan asid peroksiasetik. Hidrogen peroksida dan ozon pada amnya tidak menjejaskan keluli tahan karat, walaupun pada kepekatan agak tinggi dan suhu tinggi. Walaupun bahan ini ialah oksidan yang kuat (seperti klorin dan klorin dioksida), ia mencapai hasil pelunturan yang sama tetapi tanpa kehadiran klorida yang boleh merosakkan lapisan pasif keluli tahan karat. Gred austenit seperti Alloy 316L boleh digunakan, selagi terdapat hanya aras surih halida. Bagaimanapun, aras surih yang lebih tinggi mungkin mendatangkan masalah, dengan risiko tinggi peretakan kakisan tegasan. Oleh itu, gred keluli tahan karat dupleks dan super dupleks ialah pilihan yang wajar. Pengakisan daripada proses tersebut berkurang apabila agen pelunturan digunakan, disertai pula pencairan pulpa, yang bermaksud bahawa dalam beberapa kejadian, persekitarannya tidak begitu kuat untuk membolehkan penggunaan Alloy 2205.

Peringkat 4 – Pemprosesan pulpa Pemprosesan pulpa melibatkan beberapa langkah proses yang berbeza, tetapi isu pemilihan bahan tetap mencabar sebagaimana pada peringkat awal proses. Contohnya, di dalam tangki tiup pulpa, mungkin ada isu haus akibat daripada hentaman pulpa pada dinding tangki atau plat penapis. Kegunaan aloi yang lebih kuat dan keras dari segi mekanikal, seperti keluli tahan karat dupleks dan super dupleks, boleh menahan daripada haus berlebihan dan memberikan masa hayat pengendalian lanjutan dan/atau penyelenggaraan yang berkurang.

Peringkat 5 – Pembuatan kertas Bahagian hujung mesin kertas yang basah boleh terdedah kepada kakisan lekuk dan celah. Klorida datang daripada kayu yang terapung di dalam air laut, daripada air proses yang dibekalkan dan daripada bahan kimia yang ditambahkan pada pulpa. Pengalaman sebelum ini menunjukkan bahawa surihan tiosulfat, yang berasal daripada agen pencerahan, boleh menyebabkan lekukan pada keluli tahan karat Alloy 304 walaupun persekitarannya kelihatan berisiko rendah. Oleh itu, Alloy 316L paling biasa digunakan pada mesin kertas yang baharu, bergantung kepada sifat khusus proses tersebut. Dalam persekitaran yang teruk, Alloy 316L seringkali digantikan dengan pilihan yang lebih baik rintangan terhadap kakisan seperti Alloy 317L.

Struktur kedua seperti titian samping, tangga dan selusur boleh dibekalkan daripada Alloy 304, aluminium atau juga keluli karbon yang bersepuh.

Bahagian khusus dalam proses pembuatan kertas, seperti penggolek sedut yang membantu dalam menyingkirkan lembapan daripada filem kertas, keluli tahan karat dupleks seperti Alloy 2205 pula digunakan. Penggolek sedut dikendalikan dalam persekitaran air putih dan tertakluk kepada tegasan berkitar tinggi daripada putaran penggolek. Menyebabkan kegagalan lesu kakisan. Gangsa digantikan dengan keluli tahan karat untuk mengurangkan pesongan yang diperlukan untuk membina mesin yang lebih lebar lagi.

Begitu juga, pembukah wap turut mengalami masalah peretakan kakisan tegasan. Keluli tahan karat austenit seperti Alloy 316L mungkin mudah mengalami peretakan kakisan tegasan luaran, terutamanya jika terdapat mendapan pulpa basah apabila terdapat wap. Keluli tahan karat dupleks atau super dupleks dapat bertahan daripada peretakan kakisan tegasan kerana mikrostruktur dupleksnya.

Case Studies

Kertas Teknikal

Kertas / Pulpa

Kertas kerja ini menyediakan tunjuk cara yang jelas tentang faedah penambahan Cu meningkat pada keupayaan rintangan lekuk Ferralium® 255 berbanding aloi dupleks lain yang kandungannya kurang teroptimum.

Kertas / Pulpa

Kertas kerja ini menyediakan tunjuk cara yang jelas tentang faedah penambahan Cu meningkat pada keupayaan rintangan lekuk Ferralium® 255 berbanding aloi dupleks lain yang kandungannya kurang teroptimum.

Kertas / Pulpa

Kertas kerja ini menyediakan tunjuk cara yang jelas tentang faedah penambahan Cu meningkat pada keupayaan rintangan lekuk Ferralium® 255 berbanding aloi dupleks lain yang kandungannya kurang teroptimum.