Geri dönüşümlü liflerde alkil keten dimer tutkallamasını etkileyen faktörler ve kâğıt özelliklerindeki sonuçları
Factor affecting alkyl ketene dimer sizing of recycled fibers and resulting paper properties
Yazar: AHSEN EZEL BİLDİK
Danışman: PROF. DR. KEMALETTİN BAHATTİN GÜRBOY
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Ürünleri Kimyası ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering
Dizin: Kağıt endüstrisi = Paper industry ; Kağıt hamuru = Pulp ; Su tutma özellikleri = Water holding properties ; Tutkal = Glue

Özet:
İç tutkallama işlemi, doğal olarak su çekici yapıda olan kağıda, suya karşı direnç kazandırması nedeniyle hayati öneme sahiptir. Son yıllarda kâğıt üreticileri alkali ortamda yapılan kâğıt üretim prosesi yerine, selüloza su iticilik özelliği kazandıran AKD ve ASA tutkallarına yönelmiştir. Geri dönüştürülmüş kâğıt kullanım oranının artmasıyla, kullanılacak katkı maddelerinin tutkallama maddeleriyle etkileşimi konusu da ayrıca önem kazanmıştır. Bu çalışmada, AKD'nin geri dönüştürülmüş liflerle ilişkisi gözlenmiştir. Ayrıca katkı maddelerinin kâğıdın iç tutkallamasında kullanılan tutkal üzerindeki tutunumu ile kâğıdın direnç özellikleri üzerine yapmış olduğu etkiler incelenmiştir. İki farklı firmadan gelen AKD maddesinin orijinal formu olan mum ve emülsiyon formu ile çalışılmıştır. İlave olarak laboratuvar şartlarında mum formu firmanın orijinal nişastasıyla emülsiyon haline getirilmiştir. Kullanılan iki farklı firma üretimi AKD mumu FTIR da incelenmiştir. Geri dönüşümlü lifler AKD ile muamele sonrası kâğıtlar geleneksel yolla yapılmış ve kurutma sonrası değişik sıcaklıklar uygulanmıştır. Sıcaklık uygulaması sonrası kâğıtların fiziksel testleri yapılmıştır. Sonuçlar, iç tutkallama işleminin, nişastanın varlığı da gözetildiğinde fiziksel özellikleri arttığı yönündedir. İstenen tutkallamaya erişmek için kullanılması gereken AKD miktarı, ilk defa kullanılan liflere kıyasla geri dönüşümlü liflerde daha yüksek olmuştur. Bunun nedeninin geri dönüşümlü malzemede daha önce kullanılmış olan ilave maddelerden kaynaklandığı düşünülmektedir. 

Başka bir uygulama da AKD'nin mum formuyla ilgilidir. Ticari AKD'nin mum formunun tutkallama etkisinin basit bir yöntemle belirlenmediği tespit edilmiştir. Heptanın, AKD için en uygun çözücü olduğu belirlenmiştir. Saf yapısı nedeniyle filtre kağıdı kullanılmıştır. AKD heptan çözeltisi, kâğıt ağırlığına bağlı olarak hesaplanmış ve kâğıtlara daldırma yöntemi uygulanmıştır. Sonrasında bu kâğıtlara farklı ısıl işlem uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Şaşırtıcı olarak, su iticilik özellikleri, ısıl uygulamadan bağımsız olarak geliştiği görülmüştür.

Abstract:
The internal sizing process is vitally important to provide water resistance to paper, which has a naturally hydrophilic character. In recent years, paper producers have turned towards to AKD and ASA sizing agents that bring water repellant properties to the cellulose. With increasing utilization of recycled paper, issues related to interaction of additives with sizing materials has also gained importance. In this study the association of AKD with recycled fibers was observed. The cohesion and the effect of additives on sizing and strength properties of the sized paper were also examined. The studies were performed both with the original wax and emulsion forms of AKD obtained from two different companies. In addition , the wax form of AKD was emulsified with the same starch used by the company but under laboratory conditions. The two different wax forms of AKD obtained from different companies were analyzed with FTIR. The papers were made by traditional methods after the recycled paper fibers treated with AKD and different heat applications were applied. Physical tests of paper was carried out after the heat treatment. The results showed that the internal sizing process was able to increase the physical properties of paper in the presence of starch. The amount of AKD to be used in recycled fiber was higher than the virgin fiber. It is thought that the reason of this is the previously used additives in recycled materials. 

Another application was related to the wax form of AKD. It was determined that there is no simple method for acheiving a sizing effect with commercial AKD. Heptane was found to be a suitable solvent for AKD wax. Because of its pure structure, filter paper specimens were used for AKD wax treatments. AKD heptane solution was applied using a dipping method, and the uptake was estimated based on paper weight. Then different heat treatments were applied. Intriguingly, water repellency features developed independent from heat application.