Geri dönüşümün selüloz lifleri üzerindeki etkileri
Recycling effects on cellulose fibers
Yazar: CELİL ATİK
Danışman: PROF. DR. TURAN TANK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1999
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Kağıt = Paper ; Selüloz = Cellulose ; Yeniden kazanma = Recycling

Özet:
ÖZET "Geri Dönüşümün Selüloz Lifleri Üzerindeki Etkileri" Kağıt üretim prosesinde selülozun farklı üretim kademelerden geçtiği sırada strüktüründe bir çok karmaşık değişim meydana gelmektedir. İlk olarak rafinasyon sırasında lifler daha esnek hale getirilmektedir; daha sonra formasyon ve presleme sırasında keçe haline getirilmektedir; sonunda da kurutma sırasında suyun uzaklaşması ile daha da katı bir hale getirilmektedir. Başardı bir geri dönüşüm, tekrar hamur haline getirme sırasında (lifleri ıslatılmak suretiyle daha esnek hale getirilerek üretim prosesine tekrar girmesi) üretim aşamasında meydana gelen değişimlerin geri çevrilebilmeğine bağlıda-. Bu çalışmada Türkiye'de en yüksek miktarlarda üretilen selüloz türlerinden (CTMP - SEKA Balıkesir, Esmer kraft ve Ağartılmış kraft - SEKA Dalaman Müessesesi) imal edilmiş üç tür kağıt incelenmiştir. Kağıt numuneleri laboratuar tipi pilot kağıt makinesinde kalenderleme yapılmadan, defalarca geriye dönüştürülerek (gazete ve beyaz kağıt beş kez, esmer kraft kağıdı altı kez) bazı fiziksel, optik ve kimyasal özelikleri üzerindeki değişimler saptanmıştır (serbestlik derecesi, kalınlık, yoğunluk, hacimlilik, patlama direnci, yırtılma direnci, kopma direnci, parlaklık, beyazlık, sanlık, reflektans, k/s, renk, kül oram, aikol-benzende çözünürlük, %lNaOH çözünürlük, lignin miktarı, bakır sayısı, karboksil miktarı, suda şişme, %17.5 NaOH şişme, izopropil alkol yöntemi ile hamur şişebilirliği). Dönüşüm işlemlerinin serbestlik derecesi üzerine olumsuz etkisi bulunmaktadır. Müteakip dönüşümlerde kağıt yoğunlu fazla değişmediği tespit edilmiştir. Genel olarak dönüşüm işlemleri kağıdın fiziksel direnç özeliklerini olumsuz etkilemektedir. Yırtılma direnci beklendiği gibi ilk dönüşümlerdeki artıştan sonra düşmeye başlamıştır. Dönüşüm işlemleri kağıdın optik özeliklerine de olumsuz etki yapmaktadır. Bunun başlıca sebepleri selülozik malzemenin termik işlemler sonucunda hafif sararması ve katkı maddelerinin kısmen uzaklaşması olarak gösterilebilir. Kağıdın kimyasal özeliklerinde de dönüşümün sonucu olarak olumsuz etkiler görülmektedir. Dolgu maddesi içeriğine bağlı olarak müteakip dönüşümlerde kağıttaki kül oram düşmektedir. Ekstraktif maddelerin de dönüşümler sırasında kısmen uzaklaştığı saptanmıştır. Bakır sayısındaki düşüş (polimerizasyon derecesinin düştüğünü göstermektedir) ve karboksil grup miktarındaki artış, lifin temel bileşeni olan selülozun yapısındaki tahribatı göstermektedir. Küçük çaptaki kapılar boşluklarında azalması da lif esnekliğini azaldığım göstermektedir. Söz konusu özeliklerin arasında ilişkileri araştırarak ileriye yönelik bazı niteliklerin kestirilmesinde yardımcı olabilecek modeller önerilmiştir. Kağıdın geri dönüşümünde mürekkep giderme ve kalenderleme gibi işlemlerin uygulanmadığı zaman kağıt basan ile beş ve daha fazla kez dönüştürülebilir. Bu nedenle söz konusu işlemlerdeki istenen etkiyi sağlayarak tahribatı en aza indirecek yöntemler geliştirilmelidir. JX

Abstract:
SUMMARY "Recycling Effects on the Cellulose Fibers" Papennaking process involves a number of complex transformations in the structure of pulp fibres as they go through the different stages of the manufacturing process. First, the fibres are made more flexible and conformable during refining, then consolidated into a web through formation and pressing, finally, transformed into rather stiff aggregates as a result of the dehydration during the drying. Successful recycling depends on reversing these transformations during repulping so that the fibres can be rehydrated and made conformable once again in preparation for re-entry into the papennaking process. Three types of pulps (CTMP, unbleached kraft, and bleached kraft) which have the largest production rate in Turkey were examined. A newspaper sample (made of CTMP pulp) was taken from SEKA Balıkesir Mill, unbleached and bleached paper samples from SEKA Dalaman Mill. In this study, CTMP and bleached kraft pulps have been recycled for five complete cycles, and unbleached kraft pulps have been recycled six times, except for calendering step. Papers were made in laboratory type pilot paper plant (Frank). After all pulps were recycled repeatedly, the effects of recycling were determined on physical, optical, and chemical properties of fibres (Freeness, thickness, basis weight, tear index, bursting factor, breaking length, brightness, whiteness, yellowness, spectral reflectance, Kubelka-Munk theory k/s values, CIELab color values at D65, A and F illumination, ash content, kappa number, lignin content, copper number, carboxyl content, 1% NaOH solubility, water absorption, 17.5% NaOH absorption, swellability of pulp determined by isopropyl alcohol). Recycling had a negative effect on the freeness of all pulps. Changes of paper density were found insignificant after each subsequent recycling. Generally, recycling influenced the physical properties of pulps negatively. During first few recycling steps, tearing resistance increased as expected. Recycling had a negative effect on optical properties of pulps, too. The main reasons for this, were yellowing of cellulose during the drying process and disappearance of additives. Repeated cycling affected negatively the chemical properties of pulps at each step. Ash content dropped depending the upon amount of fillers in paper samples. During recycling extractive content in pulps also dropped. Decreasing of copper number (that mean decreasing of DP) and increasing in carboxyl groups indicate the degradation and oxidation of cellulose. Decline was found in the swellability of pulps, which means less flexible fibers. According to the relationships determined among fiber properties suggested some models that may be useful for predicting the properties of paper after repeated recycling. If recycling excludes calendering and deinking processes, it seems to be possible to recycle pulps successfully more than 5 times. Therefore, some methods must be developed to keep the damage at minimum level on cellulose fibers during calendering and deinking processes. X