Çöktürülmüş ve öğütülmüş kalsiyum karbonat dolgu maddelerinin yüzey modifikasyonu
Surface modification of precipitated and ground calcium carbonate fillers
Yazar: DOĞAN CANBOLAT
Danışman: PROF. DR. SEDAT ONDARAL
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Kağıt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry ; Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Adsorpsiyon = Adsorption ; Kalsiyum karbonat = Calcium carbonate ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Bu çalışmada, nişasta/yağ asidi, nişasta/kolofan, mikrofibril selüloz (MFS)/poli amin ve karboksimetil selüloz (KMS)/poliamin karışımlarının farklı oranlarda kullanılması ile çöktürülmüş kalsiyum karbonat (ÇKK)ve öğütülmüş kalsiyum karbonat (ÖKK) dolgu maddelerinin yüzeyleri modifiye edilmiştir. Modifiye edilen dolgu maddelerinin (MDM); partikül yük yoğunlukları, elektriksel zeta potansiyel değerleri, boyut dağılımları, FTIR, SEM görüntüleri, nişasta adsorpsiyonları ve kağıt özellikleri üzerine etkilerini gösteren testleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, katyonik yük miktarının artması ile dolgu maddesi tutunumunu arttığını göstermiştir. Kalsitin nişastalı karışımı tüketim miktarı; işleme giren kalsit miktarı ve yağ asiti ya da kolofan miktarınca artmaktadır. Bu durumun, dolgu maddesinin tutunumuna etkisinden ziyade kâğıdın kopma mukavemetini geliştirdiği tespit edilmiştir. MFS/poliamin ile modifiye edilen dolgu maddelerinin nişasta/yağ asidi, nişasta/kolofan'lılara göre liflere daha fazla tutunum sergilediği ve kâğıdın dayanım özelliklerini geliştirdiği bulunmuştur. Nişastalı modifikasyonların kağıdın kopma mukavemetini MFS ve KMS uygulamalarına göre kontrol kağıdına göre yaklaşık %70 bir artış sağlamakta iken nişastalı modifikasyonlara göre yaklaşık %40 daha fazla dolgu maddesi tutunumu sağladığı tespit edilmiştir. Modifikasyon sonrası dolgu maddelerin boyut dağılımı incelendiğinde işlem sırasında makro bir kümelenmenin gerçekleşmediği bu nedenle ağılımın kullanıma uygun olduğu görülmüştür. MDM'lerin ortalama tutunum değerleri ve kağıtların kopma mukavemetleri istatistiksel değerlendirmeler sonucu Leven testine göre grupların homojen dağıldığı, Benfori ve SNK testine göre ise gruplar arası anlamlı farklılıklar olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, the surfaces of precipitated calcium carbonate (PCC) and ground calcium carbonate (GCC) fillers were modified using different ratios of starch/fatty acid, starch/rosin, microfibrillated cellulose (MFC)/polyamine, and carboxymethyl cellulose (CMC)/polyamine mixtures. Tests were conducted to evaluate the effects of the modified filler materials (MDM) on particle charge densities, electrical zeta potential values, particle size distributions, FTIR, SEM images, starch adsorption, and paper properties. The results indicated that increasing the cationic charge amount enhanced the filler adhesion. Also within the study, starch mixture consumption of calcite increases with the amount of calcite and fatty acid or rosin that enters the mixture. However, it was observed that this phenomenon improved the paper's tensile strength rather than the adhesion of the filler material. It has been determined that starched modifications increase the tensile strength of the paper by approximately 70% compared to the control paper according to MFS and KMS applications, while it provides approximately 40% more filler retention than starched modifications. Fillers modified with MFC/polyamine exhibited greater adhesion to fibers and improved strength properties of the paper compared to starch/fatty acid and starch/rosin mixtures. Analysis of the size distribution of the modified filler materials post-modification revealed that macro-agglomeration did not occur during the process, indicating suitability for use. Statistical evaluations of the average adhesion values of MFM and the paper's tensile strength indicated that the groups were homogeneously distributed according to the Levene test, while significant differences between the groups were observed based on the Benfori and SNK tests.