OPTICAL BRIGHTENING AGENT (OBA) KARAKTERISTIK DAN PEMANFAATANNYA DALAM INDUSTRI KERTAS

  

OPTICAL BRIGHTENING AGENT (OBA)

KARAKTERISTIK DAN PEMANFAATANNYA DALAM

INDUSTRI KERTAS

• * Daisy Ade Riany Diem

  Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas PGRI Palembang Jl. A. Yani Lr. Gotong Royong 9/10 Ulu Palembang

  E-mail: daisyar_cici@yahoo.com

  

Abstrak

Optical Brightening Agent ( OBA) mengambil peranan yang sangat penting karena senyawa ini memiliki

  karakteristik dan cara kerja yang unik yang tidak dimiliki oleh senyawa lain. OBA memperlakukan cahaya sedemikian rupa sehingga apabila kita menyinari suatu objek yang telah ditambahkan OBA akan didapatkan nuansa warna putih yang diinginkan pada objek tersebut. Sebelum OBA banyak dikenal, orang membuat kertas lebih putih dengan cara-cara konvensional, seperti (1) menggunakan pulp yang memiliki derajat keputihan yang tinggi, (2) menggunakan pewarna biru dan violet, (3) menggunakan pigment putih seperti kapur (CaCO ). Namun, penggunaan metode-metode tersebut dirasakan kurang

  3

  maksimal karena berbagai keterbatasan sehingga seringkali derajat keputihan yang diinginkan belum tercapai saat kondisi pemakaiaan bahan kimia tersebut sudah jenuh. Dengan mengkombinasikan OBA pada ketiga bahan kimia tersebut, maka kertas dengan tingkat kecerahan dan keputihan yang sangat tinggi dapat dihasilkan, seperti yang banyak kita temukan pada jenis kertas tulis, kertas cetak dan kertas poto kopi. Dengan memahami berbagai macam karakteristik OBA serta pemanfaatannnya dalam industri kertas, maka pengembangan produk ini baik dari segi kualitas maupun dari segi proses pembuatannya dapat dioptimalkan sehingga derajat kecerahan dan keputihan kertas yang diinginkan dapat terpenuhi.

  Kata kunci: Optical Brightening Agent (OBA), colorimetri, brightness, whiteness

Abstract

  

Optical Brightening Agent ( OBA) takes a very important role because this compound has a characteristic

  and a unique way of working that is not owned by other compounds. OBA treat light in such a way that if we irradiate an object that has been added OBA shades of white will get the desired object. Before OBA is widely known, people make paper whiter by conventional means, such as (1) using a pulp with a high degree of whiteness, (2) using the blue and violet dyes, (3) use of white pigment such as chalk (CaCO ).

  3 However, the use of these methods is felt less than the maximum because of various limitations that the

  desired degree of whiteness is often not achieved when the conditions of use of such chemicals is already saturated. By combining OBA in all three of these chemicals, the paper with the brightness and whiteness can be generated very high, as we find in many types of writing paper, printing paper and photograph paper coffee. By understanding the different characteristics of the OBA and their use in the paper industry, the development of these products in terms of quality and in terms of the manufacturing process can be optimized so that the degree of brightness and whiteness desired paper can be met.

  Keywords: Optical Brightening Agent (OBA), colorimetry, brightness, whiteness

  Page 10 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013

  1. PENDAHULUAN

  Optical Brightening Agent (OBA) adalah suatu senyawa yang dapat memberikan efek cahaya pada suatu objek yang terkena sinar, sehingga objek tersebut akan lebih terlihat lebih putih dan bercahaya. Pemanfaatan OBA telah dikenal sejak dahulu pada abad ke-18, dimana orang pertama kali memanfaatkan OBA alami dalam industri tekstil. Sejak tahun 1940, sintesa OBA berhasil dilakukan dengan mereaksikan diamino stilbene disulphonic acid dengan cyanuric chloride. Sejak saat itu pemanfaatan OBA dilakukan secara besar-besaran pada berbagai aplikasi industri seperti tekstil, deterjen, kertas dan kosmetik (Ullman’s Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 2002).

  Pemanfaatan OBA pada industri kertas semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan kertas putih, terutama jenis kertas tulis, kertas cetak dan kertas poto kopi yang membutuhkan derajat keputihan yang cukup tinggi. Pemanfaatan pulp yang telah dibleaching serta pemanfaatan pewarna dan bahan mineral pengisi seperti kapur, dirasa kurang maksimal dalam memenuhi kebutuhan tersebut dikarenakan masih adanya warna kekuningan pada pulp dari sisa lignin yang tidak seluruhnya hilang pada proses pulping dan bleaching. Dengan kondisisi tersebut, OBA mengambil peranan yang sangat penting karena senyawa ini memiliki karakteristik dan cara kerja yang unik yang tidak dimiliki oleh senyawa-senyawa lain.

  Untuk memahami OBA, akan lebih efektif apabila kita mengerti sifat kimia dan cara kerja senyawa ini dalam memperlakukan cahaya sehingga apabila menyinari suatu objek yang telah ditambahkan OBA akan didapatkan nuansa warna putih yang diinginkan pada objek tersebut. Sebelumnya, kita perlu mengetahui terlebih dahulu teori sensasi warna yang ditimbulkan suatu objek dengan memahami teori dasar pengukuran warna (colorimetri).

  2. PEMBAHASAN Colorimetri

  Sensasi warna yang ditimbulkan suatu objek dapat terjadi apabila tiga syarat terpenuhi, yaitu:

  1. Adanya sumber cahaya (illuminant)

  2. Objek yang menerima cahaya

  3. Media Pengamat (observer/Viewer) Cahaya yang menyinari suatu objek merupakan bentuk energi, dimana sebagian dihamburkan, dipantulkan dan dilepaskan pada spektrum panjang gelombang. dan sebagian lagi diserap. Spektrum yang tampak pada mata kita adalah spektrum dengan panjang gelombang antara 400 ~ 700 nm (visible wavelength), sedangkan panjang gelombang diluar interval tersebut tidak dapat terlihat oleh mata (invisible wavelength). Untuk panjang gelombang dibawah 400 nm disebut gelombang ultraviolet sedangkan untuk gelombang diatas 700 nm disebut gelombang infra merah (Rigg, 1997).

  Gambar 1. Spektrum Pantulan Cahaya (Rigg, 1997)

  Gambar 1 memberikan gambaran spektrum pantulan cahaya pada area panjang gelombang tampak (visible wavelength). Warna-warna yang dihasilkan suatu objek akan sangat tergantung pada intensitas maksimum cahaya yang dipantulkan pada panjang gelombangnya. Sebagai ilustrasi, diambil contoh warna biru (Gambar 2). Warna ini disebabkan oleh sebagian besar cahaya diserap pada panjang gelombang diatas 500 nm (hijau sampai merah) dan sebagian lagi dipantulkan pada panjang gelombang area biru, 400 – 500 nm.

  Gambar 2. Kurva Pantulan Cahaya Biru

  20

  40

  60

  80 100 400 500 600 700 Panjang Gelombang (nm) Secara umum sumber cahaya yang dipakai untuk menyinari objek diambil dari illuminant standar. Illuminant standar merupakan standar yang diambil dari korelasi antara temperatur cahaya dengan warna yang dihasilkan, dimana masing-masing illuminant standar memiliki temperatur warna tertentu.

  Ada berbagai macam illuminant standar yang dipakai dalam pengukuran warna (Gambar 3), diantaranya:

  a. D50, D65, dan D75 (Daylight) yang dengan sinar matahari pada cuaca cerah.

  Illuminant ini memiliki temperatur warna 5000 K, 6500 K dan 7500 K.

  b. C (Sunlight) yang memiliki temperatur warna 4800 K.

  Gambar 4. Pengukuran Warna (Rigg, 1997)

  c. A (Incandescent) cahaya yang timbul dari lampu pijar yang memiliki temperatur Perbedaan persepsi warna dari dua objek dapat warna 2854 K. diukur dengan nilai toleransi penyimpangan warna dengan formula :

  2

  2 2 1/2

  ∆E = ( L* + a* + b* ) Tabel 1. Evaluasi Nilai Toleransi Persepsi

  Warna (Silicann Technologies) Gambar 3. Perbedaan Intensitas Pantulan Cahaya

  (Rosenberg, 2002) Sistim Pengukuran Warna

  Ilmuwan berusaha untuk melakukan Derajat Kecerahan (Brightness) dan Keputihan pengukuran warna secara numerik sehingga ada (Whiteness) Suatu Objek acuan standar dalam penetapan kesamaan

  Derajat Kecerahan (Brightness) persepsi terhadap suatu warna. Acuan standar Derajat kecerahan adalah suatu sebutan nilai yang banyak dipakai adalah sistim CIE L, a, b, untuk mendefinisikan persepsi visual yang yang bisa memberikan nilai numerik dari berkenaan dengan tinggi rendahnya kecenderungan objek memiliki arah warna intensitas pantulan cahaya pada suatu area tertentu. L* adalah nilai 0 – 100 yang objek. Jadi, objek diukur dari kekilauannya menunjukkan bahwa semakin tinggi nilai L maka walaupun objek tersebut tidak berwarna objek akan semakin putih, nilai L* 0 putih, akan tetapi apabila objek semakin menunjukkan warna objek yang hitam sempurna. putih maka kecerahannya akan semakin

  Nilai a* menunjukkan arah warna ke merah tinggi pula karena intensitas cahaya yang apabila ia bernilai positif dan ke arah hijau dipantulkan pada objek berwarna putih akan apabila nilainya negatif. Sedangkan nilai b* lebih tinggi dari warna lain. positif menunjukkan arah warna kuning dan

  Derajat Keputihan (Whiteness) negatif untuk arah warna biru (Rigg, 1997). Suatu objek berwarna putih akan kelihatan tetap putih walaupun kecerahannnya

  Page 12 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 berkurang, kecerahan sangat tergantung pada level intensitas cahaya yang dipantulkan, sedangkan warna putih timbul karena cahaya dipantulkan dengan intensitas yang sama pada sepanjang gelombang tampak (400 – 700 nm), akan tetapi warna objek akan terlihat lebih putih apabila kecerahannya meningkat. Mengukur Derajat Keputihan dan Derajat Kecerahan Kertas Seperti halnya pada pengukuran warna, derajat keputihan dan kecerahan suatu objek menunjukkan tinggi rendahnya keputihan objek tersebut. Semakin tinggi nilainya maka semakin putih dan cerah objek tersebut terlihat. Nilai kecerahan dan keputihan didapat dengan mengembangkan rumus dari CIE L* a* b* yaitu:

  (Whiteness Formula, Axiphos Gmbh)

  3

  Mekanisme kerja OBA

  Dengan berbagai permasalahan diatas, pemanfaatan OBA merupakan suatu alternatif yang bisa digunakan. Kombinasi OBA dan ketiga bahan kimia diatas dapat menghasilkan kertas dengan tingkat kecerahan dan keputihan yang sangat tinggi seperti yang banyak kita temukan pada jenis kertas tulis, kertas cetak dan kertas poto kopi.

  3. Penggunaan pigment juga terbatas karena dapat mempengaruhi kwalitas kertas yang lain juga kelancaran produksi dan kebersihan sistim sirkulasi air di mesin kertas.

  1. Pulp dengan derajat keputihan yang tinggi masih terlihat kekuningan karena tidak seluruh lignin dalam kayu bisa dihilangkan pada proses pulping dan bleachingnya, sehingga warna kekuningan akan selalu ada. dilakukan untuk mengurangi warna kekuningan pada pulp akan tetapi penggunaan yang berlebihan akan mengurangi intensitas pantul cahaya sehingga kecerahannya berkurang walaupun derajat keputihannya meningkat.

  Penggunaan metode-metode tersebut dirasakan kurang maksimal karena berbagai keterbatasan. Seringkali derajat keputihan yang diinginkan belum tercapai pada saat kondisi pemakaiaan bahan kimia tersebut diatas sudah jenuh. Hal ini disebabkan antara lain:

  ). Bahan ini selain menambah derajat keputihan juga berfungsi sebagai bahan pengisi pada kertas.

  3. Menggunakan pigment putih seperti kapur (CaCO

  (STFI-Packforsk AB) Dimana: W = derajat keputihan R

  2. Menggunakan pewarna biru dan violet sehingga kertas dengan warna putih kebiruan akan terlihat lebih putih dibandingkan dengan kertas putih biasa

  1. Menggunakan pulp (bubur kertas) yang memiliki derajat keputihan yang tinggi.

  Sebelum OBA banyak dikenal, orang membuat kertas lebih putih dengan cara-cara konvensional, seperti:

  Membuat Kertas Lebih Putih dan Lebih Cerah dengan Memanfaatkan OBA

  = nilai kecerahan R = reflectance pada panjang gelombang λi = panjang gelombang F = weighting factor yang didapatkan pada setiap panjang gelombang pengukuran

  457

  OBA mempunyai struktur kimia yang apabila terkena sinar akan menyerap cahaya. Cahaya yang diserap pada panjang gelombang ultraviolet (panjang gelombang tidak tampak) akan dipantulkan pada gelombang tampak di area spectrum panjang gelombang biru, sehingga jumlah intensitas cahaya pada panjang gelombang ini akan lebih besar dari keadaan semula. Semakin besar jumlah cahaya yang diserap pada panjang gelombang tak tampak akan semakin besar pula jumlah intensitas cahaya yang dipantulkan pada area spektrum biru tersebut sehingga nilai derajat keputihan dan kecerahannya meningkat (Smook, 2003). a. Spektrum cahaya pada Objek yang belum ditambahkan OBA b. Spektrum cahaya pada Objek yang sudah ditambahkan OBA

  Isomerisasi OBA

  OBA tipe ini terdiri dari dua gugus sulphonic pada rantai karbonnya. OBA ini mempunyai karakteristik sebagai berikut:

  Berdasarkan jumlah gugus sulphonic yang ada pada struktur molekulnya, maka OBA yang dipakai pada industri kertas dikelompokkan menjadi: a. OBA tipe disulpho

  Jenis-Jenis OBA pada Industri Kertas

  Gambar 7. Struktur Molekul OBA pada Kondisi Trans dan Cis (Smook, 2003)

  Kondisi trans Kondisi Cis

  Struktur molekul OBA diatas apabila kena sinar secara terus menerus akan terisomerisasi. Hal ini akan menyebabkan OBA menjadi tidak atif dan tidak mampu lagi untuk menyerap cahaya. OBA akan aktif apabila struktur molekulnya selalu dalam keadaan trans dan akan menjadi tidak aktif jika strukturnya berubah menjadi cis.

• memiliki reaktivitas paling baik terhadap pulp
• sangat baik untuk menghasilkan kertas dengan kecerahan dan keputihan yang sangat tinggi
• mempunyai solubility yang kurang baik
• sangat sensitif dengan kesadahan air, ion logam dan keasaman campuran
• cepat jenuh jika dibandingkan dengan tipe lainnya
• hanya bisa ditambahkan dalam larutan pulp (wet end)

  Dimana: 1, 2, 3, 4 rantai radikal yang bisa disubstitusi oleh gugus sulphonic 1 and 2 = -R, maka ada dua gugus sulphonic 1 and 2 = -RSO3Na, maka ada empat gugus sulphonic

  Page 14 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013 Gambar 5. a. b. Mekanisme Kerja OBA

  Gambar 6. Struktur molekul OBA (Smook, 2003)

  dari jumlah gugus sulphonic pada rantai karbonnya. Semakin banyak jumlah gugus sulphonic yang ada pada struktur molekul OBA maka senyawa ini akan lebih mudah larut dalam air.

  cyanuric acid . Struktur Kimia OBA dibedakan

  OBA adalah derivatif dari diamino- stilbene disulphonic acid yang diperoleh dengan cara mereaksikan senyawa tersebut dengan

  Struktur Kimia OBA

  (Smook, 2003)

  b. OBA tipe tetrasulpho OBA tipe ini terdiri dari empat gugus sulphonic pada rantai karbonnya. OBA ini ^C mempunyai karakteristik sebagai berikut: ^{C C N N N 3 1 SO NH 3 Na SO CH CH 3 N a NH C C C N N N 4 2 C NH NH H C H C NH H C H NH}

• Memiliki reaktivitas sedang terhadap pulp
• Baik untuk menghasilkan kertas dengan kecerahan dan keputihan sedang dan tinggi
• Mempunyai solubility cukup baik
• Tingkat kejenuhannya lebih baik jika dibandingkan dengan OBA disulpho
• Penambahan bisa pada larutan pulp atau pada permukaan kertas.
• Mempunyai reaktivitas yang kurang baik terhadap pulp
• Cocok untuk dikombinasikan dengan

  OBA sangat sensistif dengantingkat terlarut dalam air. Kedua kondisi tersebut akan menyebabkan gugus sodium sulphonic acid (SO

  mempunyai struktur kimia yang apabila terkena sinar akan menyerap cahaya. Cahaya yang diserap pada panjang gelombang ultraviolet (panjang gelombang tidak tampak) akan dipantulkan pada gelombang tampak di area spektrum panjang gelombang biru, sehingga jumlah intensitas cahaya pada panjang gelombang ini akan lebih besar dari keadaan semula. Semakin besar jumlah cahaya yang diserap pada panjang gelombang tak tampak akan semakin besar pula jumlah intensitas cahaya yang dipantulkan pada area spektrum biru tersebut sehingga nilai derajat keputihan dan kecerahannya meningkat.

  Optical Brightening Agent (OBA)

  3. KESIMPULAN 1.

  OBA mempunyai muatan ion negatif sehingga ia akan reaktif terhadap senyawa yang bermuatan positif. Sebaiknya dalam menambahkan OBA pada sistem mesin kertas jangan terlalu berdekatan dengan bahan kimia lain yang bermuatan positif untuk meambah efektivitas jumlah OBA yang terserap ke dalam pulp.

  5. Muatan ion dari bahan kimia lainnnya.

  ) yang sukar larut, sehingga akan menghasilkan endapan OBA yang mempunyai reaktivitas yang rendah terhadap pulp.

  3

  sulfide (SO

  3 Na) pada OBA berubah menjadi

  4. Tingkat keasaman sistim dan jumlah ion aluminium dalam sistim.

  Pemakaian pigmen yang juga berfungsi sebagai bahan pengisi hendaknya seputih mungkin dengan juga mempertimbangkan kemampuan pigment tersebut menyerap cahaya UV. Semakin besar kemampuan pigmen menyerap cahaya UV akan berakibat kurang baik terhadap kinerja OBA karena akan mengurangi tingkat penyerapan cahaya UV oleh OBA.

• Mempunyai solubility yang sangat baik
• Tingkat kejenuhan lebih baik dibanding OBA disulpho dan tetrasulpho
• Efektif jika hanya ditambahkan pada permukaan kertas

  3. Pigmen dan bahan pengisi.

  Air yang dipakai baik untuk melarutkan OBA maupun air yang dipakai untuk melarutkan pulp akan mempengaruhi kinerja OBA. Air yang terlalu sadah dan banyak mengandung logam akan mengganggu reaktivitas OBA terhadap pulp.

  2. Kualitas air.

  Pulp dengan tingkat kecerahan yang tinggi akan mengurangi beban OBA dalam mengurangi warna kekuningan pada pulp itu sendiri.

  Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kinerja OBA dalam pembuatan kertas, antara lain: 1. Kecerahan pulp.

  Dalam pembuatan kertas banyak sekali bahan kimia dan aditif yang ditambahkan pada pulp untuk mendapatkan kualitas kertas, baik secara visual ataupun kualitas lainnya. Untuk itu, penambahan OBA hendaknya mempertimbangkan kesesuaiannya dengan bahan-bahan kimia tersebut. Selain itu, kualitas air sangat mempengaruhi efektivitas OBA berkenaan dengan sifat solubility OBA itu sendiri (Smook, 2003).

  Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efektivitas Penggunaan OBA pada Industri Kertas

  OBA disulpho atau tetra sulpho untuk menghasilkan kertas dengan kecerahan dan keputihan sangat tinggi

  OBA ini mempunyai karakteristik:

  2. Dalam pembuatan kertas banyak sekali bahan kimia dan aditif yang ditambahkan pada pulp untuk mendapatkan kualitas kertas, baik secara visual ataupun kualitas lainnya.

  Untuk itu, penambahan OBA hendaknya mempertimbangkan

DAFTAR PUSTAKA

  kesesuaiannya dengan bahan-bahan kimia tersebut.

  Axiphos Gmbh. 2002. On Whiteness Formula.

  3. Beberapa faktor yang dapat Axiphos Marketing, Trading and mempengaruhi kinerja OBA dalam Consulting. pembuatan kertas, antara lain: (1) kecerahan pulp, (2) kualitas air, (3)

  Rigg, Bryan. 1997. “Colorimetry and the CIE pigmen dan bahan pengisi, (4) tingkat System.” Dalam Roderick McDonald (Ed.) keasaman system dan jumlah ion

  Color Physics for Industry , pp. 81-120.

  aluminium dalam system, dan (5) Society of Dyers and Colourists: Bradford. muatan ion dari bahan kimia lainnya.

  4. Dengan memahami berbagai macam Rosenberg, Arthur. 2002. Light-and Weather karakteristik OBA serta

  Fastness of Printed Product. Fogra:

  pemanfaatannnya dalam industri kertas, Muenchen. maka kesempatan untuk mengembangkan produk ini baik dari

  Silicann Technologies. Industrial Sensation segi kualitas produk maupun proses Perceptive Color Sensor PCS-II . (online).

  ( http://www.silicann.com ) diakses

  19 pembuatannya masih terbuka lebar February 2013. sehingga dapat mengoptimalkan pemanfaatannya dalam memenuhi

  Smook, Gary A. 2003. Handbook for Pulp and derajat kecerahan dan keputihan kertas

  Paper Technologies. Angus Wilde yang diinginkan.

  Publications, Inc.

  STFI-Packforsk AB . (online). ( http://www.stfi- packforsk.se ) diakses 19 February 2013.

  Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry.

  2002. Wiley-VCH: Weinheim.

  Page 16 Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 19, April 2013