Farklı alkali işlemlerin temizlik kağıdı özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of different alkaline treatment on tissue paper properties
Yazar: İSMAİL UĞURDAN
Danışman: PROF. DR. AYŞE AYTAÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Alkali işlem = Alkali process ; Selüloz = Cellulose ; Sodyum bikarbonat = Sodium bicarbonate ; Sodyum hidroksit = Sodium hydroxide

Özet:
Bu çalışmada, sodyum bikarbonat (SDB), sodyum hidroksit (SDH) ve SDB-SDH karışımının kütlece farklı yüzdelerde kağıt üretiminde kullanılması ile gerçekleştirilen alkali işlemlerin temizlik kağıdının özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Bunun için öncelikle çalışmada matris yapı olarak kullanılacak selüloz laboratuvar şartlarında öğütülmüştür. Su ile solüsyon haline getirilen kağıt hamuru süspansiyonuna ayrı ayrı farklı oranlarda ve farklı türlerde alkali işlem uygulanmıştır. Ayrıca, alkali işlem uygulanan kağıt hamuru örneklerine 3 saat bekletme ile yaşlandırma işlemi de uygulanmıştır. Yaşlandırma süresi sonunda laboratuvar ortamında kağıt örnekleri üretilmiştir. Yaşlandırma işlemi uygulanmayacak kağıt hamuru numuneleri kontrol numunesi olarak kullanılmıştır. Üretilen tüm kağıt numunelerinin mekanik özellikleri çekme testi, morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), kimyasal yapı özellikleri fouirer transform infrared spektrofotometre (FTIR) ve ısıl özellikleri termogravimetrik analiz (TGA) ile incelenmiştir. Yapılan çekme testine göre yaşlandırılmış numuneler arasında en yüksek yaş kopma dayanımı değeri kütlece %1 SDH ile alkali işleme tabi tutulan kağıt numunesinde elde edilmiştir. Bekletme süresi uygulanmadan üretilen kağıt örneklerinde en iyi yaş kopma dayanımı kütlece % 0,5 SDH ve % 0,5 SDB karışımı ile yapılan alkali işlem sonucunda elde edilmiştir. En yüksek kuru kopma dayanımı ağırlıkça %4 SDB ile yapılan alkali işlem sonucunda elde edilmiştir. FTIR analizi sonuçları çekme testi sonuçlarını destekler nitelikte olduğu gözlenmiştir ve oluşan hidrojen bağlarının alkali işlem sonucunda giderilen safsızlıklar nedeniyle oluştuğu tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu analizinde ham selülozun morfolojik yapısı ile alkali işlem sonrası elde edilen yapılar kıyaslanmıştır. Alkali işlem ile lif yüzeylerinde pürüzlülüğün arttığı belirlenmiştir. TGA analizinde alkali karışım işlemi uygulanan numunelerde en az su kaybı olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the effect of different alkaline treatments performed by using sodium bicarbonate (SDB), sodium hydroxide (SDH) and SDB-SDH mixture at different percentages by mass in paper production was investigated on the properties of tissue paper. For this, firstly, the cellulose to be used as a matrix structure was ground under laboratory conditions. Alkaline treatment was applied to the pulp suspension, which was dissolved with water, at different rates and in different types. In addition, the aging process was applied to the pulp samples treated with alkaline treatment for 3 hours. Paper samples were produced in the laboratory environment at the end of the aging period. The pulp samples that will not be aged were used as control samples and paper samples were produced in the laboratory environment. The mechanical properties of all produced paper samples were examined by tensile test, morphological properties by scanning electron microscope (SEM), chemical structure properties by fouirer transform infrared spectrophotometer (FTIR) and thermal properties were investigated by thermogravimetric analysis (TGA). According to the tensile test, the highest wet tensile strength value among the samples aged obtained in the paper sample subjected to alkali treatment with 1wt% SDH. In the paper samples obtained without the application of the aging time, the best wet tear strength was obtained due to the alkali treatment made with a mixture of 0.5wt% SDH and 0.5wt% SDB. The highest dry tensile strength was obtained as a result of the alkali treatment with 4 wt% SDB. The results of the FTIR analysis were observed to support the tensile test results and it was determined that the hydrogen bonds formed were due to the impurities removed because of the alkali treatment. In SEM analysis, the morphological structure of crude cellulose and the structures obtained after alkali treatment were compared. Besides, it was determined that the roughness of the fiber surfaces increased with the alkali treatment. In the TGA analysis, it was determined that the samples treated with hybrid alkaline treatment had the least water loss.