Yerli zeolit (klinoptilolit) dolgu maddesinin kağıt nitelikleri üzerine etkisi
The effect of domestic zeolite (clinoptilolite) filler on paper properties
Yazar: MERVE ENGİN
Danışman: DOÇ. DR. CELİL ATİK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Orman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Orman Ürünleri Kimyası ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Kağıdın baskı nitelikleri iyileştirmek için belli oranlarda dolgu maddesi kullanılmaktadır. Dolgu maddeleri, liflerden meydana gelen ve poröz yapıya sahip olan kağıtta liflerin arasındaki boşlukları doldurarak, kağıt yüzeyinin daha düzgün şekil almasına yardımcı olur. Ayrıca mürekkebin dağılmasını da önleyerek daha iyi emilmesini sağlar. Kağıdın optik niteliklerini de önemli derecede etkilemektedir, kağıdın parlaklığını ve beyazlığını arttırdığı gibi kalıcılığına da etkisi vardır. Ancak diğer yandan lifler arası bağlantıyı zayıflattığından dolayı kağıdın fiziksel direnç özellikleri olan kopma, yırtılma, çift katlanma ve patlama dirençlerini olumsuz etkilemektedir. Dolgu maddeleri, kağıt makinesine hamur verilirken, eleğin üzerine akan hamurun üst tarafında daha çok tutunduklarından kağıtta iyi yüzlülük meydana getirebilirler.Dolgu maddelerinin kullanımı işletmeci açısından kağıdın maliyetini düşürücü bir unsur olarak görülse de olumsuz etkilerini en düşük seviyede tutacak oranda kağıt hamuruna ilave edilmelidirler.Bugün en yaygın olan kalsiyum karbonat dolgu maddesi ticari uygulamalarda doğal kalsiyum karbonat (GCC) ve çökeltilmiş kalsiyum karbonat (PCC) olarak kullanılmaktadır. Ürünler farklı partikül büyüklüklerine, partikül tane dağılımlarına, özgül yüzey alanlarına ve parlaklıklarına göre değişmektedir ve ürün tipine bağlı olarak kuru veya bulamaç şeklinde temin edilebilirler.Zeolitin (klinoptilolit) kağıt endüstrisinde dolgu maddesi olarak kullanılabileceği bilinse de ülkemizde yaygın kullanımı yoktur. Yerli, ucuz, doğal, çevre dostu zeolitin kağıt endüstrisinde kullanılan diğer dolgu maddeleri gibi kullanılabilecek nitelikte bir mineral olduğu düşünülmektedir.Bu çalışmada yerli zeolitin (klinoptilolit) dolgu maddesi olarak kullanılması durumunda kağıt nitelikleri üzerinde etkisinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu etkinin daha iyi bir şekilde görülebilmesi için ticari olarak kullanılan kalsiyum karbonat dolgu maddesi ile ve ayrıca her iki dolgu maddesinin karışımı ile kıyaslanmıştır.Araştırmada kullanılan ağartılmış iğne yapraklı (uzun lifli) kraft selülozu, kalsiyum karbonat dolgu maddesi ve anyonik poliakrilamid emülsiyon katkı maddesi Alkim Kağıt Sanayi ve Ticaret A.Ş.'den temin edilmiştir. Bir diğer dolgu maddesi olan yerli zeolit (klinoptilolit) maddesi ise Kayseri Karaca Mineral'den sağlanmıştır.Optimum dövme koşulları belirlenen kağıt hamuruna %10 ve %20 olmak üzere iki farklı oranda dolgu maddesi ilave edilerek elde kağıtlar yapılmıştır. Dolgu maddesi olarak zeolit, kalsiyum karbonat ve her ikisinin eşit oranda karışımı kullanılmıştır.Zeolit dolgu maddesinin kağıt yaşlanması üzerindeki etkisinin saptanması için elde edilen kağıtlar hızlı yaşlandırmaya tabii tutularak yaşlandırılmıştır.Tüm bu değişkenlerin kağıt nitelikleri üzerindeki etkilerini belirlemek için kağıtlar kimyasal, optik ve fiziksel direnç testlerine tabii tutulmuşlardır.Zeolit ve kalsiyum karbonat dolgu maddelerinin birlikte kullanılması bir sinerji yaratarak kağıtların kimyasal ve fiziksel direnç niteliklerini iyileştirmiş ve yaşlandırma sonucunda kalıcılığını arttırmıştır.

Abstract:
A certain amount of filler is used to improve the printing qualities of paper. Fillers, filling in the gaps among paper fibers so, help to have more uniform surface of paper.Besides fillers prevent to disperse ink thus provide much more ink absorption.Fillers significantly affect the optical properties of paper, increases the brightness and whiteness of paper and also have effect of permanence of paper. But on the other hand, fillers weaken the inter fibers? bonds therefore, physical properties of paper decrease.However, it is a fact that filler decrease paper costs, in terms of business manager, fillers must be added to pulp slurry to optimum level which is the lowest level, will keep the rate of adverse effects.Today calcium carbonate is one of the most common filler, ground calcium carbonate and precipite calcium carbonate are used in commercial applications. According to products? particle size, particle size distribution, spesific surface area and brightness, they show variety and depending on type of product, can be supplied in the form of dry or slurry.Zeolite (clinoptilolite) has been known as a filler material in paper industry, but not widely used in our country. Domestic zeolite (clinoptilolite) is cheap, natural and environmentally friendly material, in paper industry can be used as an alternative or together with other fillers.The aim of this study, to investigate the filler effect of domestic zeolite on paper properties. This effect can be seen in a better way to compare with calcium carbonate filler used in commercial as well as both filler mixture.Bleached softwood kraft pulp, calcium carbonate filler and anionic polyacrylamide emulsion additive used in the study and they have been supplied by Alkim Kağıt A.Ş.. Other domestic filler mineral that is called zeolite were supplied from Kayseri.The kraft pulp was beaten to optimum level in term of drainage, specific beating energy and strength properties. Three different filler tipes ; zeolite, calcium corbonate and their mixtures were applied in the rates 10% and 20%.By adding the two different rate of filling (10% and 20%) to the optimum beating conditions determined pulp, papers were obtained. Zeolite, calcium carbonate and a mixture of both were used as a filler.To determine the effect of zeolite filler on aging of paper, obtained papers were exposed to accelerated aging tests.The chemical, pyhsical strength, optical properties of obtained hand sheets were determined. According to the results, zeolite is useful paper filler and mixture of zeolite and calcium carbonate fillers have a synergistic effect on some paper strength properties. Furhermore, zeolite have some positive effects on aged papers.