Embed Size (px)
Citation preview
5 A
Kağıt ve K a r t o n Üretim
T e k n o l o j i s i Prof, Dr, Hüdaverdi EROĞLU Prof. Dr. Mustafa USTA
f CİLT-I
© Bütün haklan yazarına aittir. 5876 sayılı Fikir ve Sanat E s e ^ K j r a m ı gereğince, sahibinden yazılı izin almaksızın eserin tamamının veya minin basılması, yayımlanması, fotokopi edilmesi veya herhjps» * temle çoğaltılması, başka dile çevrilmesi ve dağıtılması yasaKt"--
• Kaynak gösterilerek alıntı yapılabilir.
Basım Y e r i : Esen Ofset Matbaacılık Cumhuriyet Mah. Özgür C d . No: 42 Tel.: (0462) 321 61 00 T R A B Z O N
ISBN : 975-98513-0-X (Takım No) ISBN : 975-98513-1-8 (1. Cilt)
ÖNSÖZ
Günümüzde iletişim araçlannın yaygınlaşmasına ve bilginin değişik araçlarla çok daha hızlı bir şekilde hedef kitlelere ulaşmasına rağmen kağıdın insan yaşamındaki öneminde azalma olmamıştır. Geçmişte kağıt sadece yazı yazmak, baskı yapmak ve ambalaj amacıyla tüketilirken günümüzde temizlik ve hijyen malzemeleri, yalıtım ve izolasyon malzemeleri, kaplama ve dekoratif görünüm sağlama gibi çok farklı amaçlarla da kutlanılır olmuştur. Aynca, kağıt ulusların kültür birikiminin kalıcılığı bakımından da önemlidir.
Ülkemizde kağıt sanayi ile ilgili bilgi birikimi oldukça sınırlı olup, var olanın da etkin şekilde sektör çalışanları tarafından kullanılabildiğini söylemek zordur. Bu zorluğun ana nedeni, diğer teknolojik alanlarda olduğu gibi kağıt teknolojisi ile ilgili çok fazla yeni bilgi üretilmesi ve bu bilgilerin hangi sistematik içersinde yorumlanıp değerlendirilebileceğinin çalışanlar tarafından çoğu kez açık ve net şekilde anlaşılamamasıdır. Bilindiği üzere, teknolojik yenilikler geçen yüzyıla göre daha fazla ekonomik değer ifade etmeye başlamış, bu da ulusal ve uluslararası rekabette üstün gelmenin yolunu teknolojik yeniliğe bağlamıştır.
Bu kitabın yazımında, içeriğinin oluşturulmasında ve kapsamının ne ölçüde tutulacağı gibi konularda elden geldiğince gerek Orman Endüstri Mühendisliği Bölümlerinde okuyan öğrencilerin ihüyaçlannın karşılanması gerekse de uygulamada çalışan meslektaşlarımızın karşılaşacaklar sorunlan çözmeye katkı sağlayan bilgiler verilmeye çalışılmıştır. Bu kitabın baskı kopyalarım zaman ayırarak titiz şekilde yazım bakımından inceleyen Prof. Dr. Hüseyin KIRCI'ya ve Yrd. Doç. Dr. Esat GÜMÜŞKAYA'ya ve kapak dizaynını hazırlayan Yrd. Doç. Dr. Alper AYTEKÎN'e, yazımında emeği geçen Arş. Gör. Sedat ONDARAL; Arş. Gör. Derya USTAÖMER; Arş. Gör. Sevda BORAN, Arş. Gör. Evren ERSOY, Arş. Gör. Emrah PEŞMAN ile Arş. Gör. Sezgin KORAY GÜLSOY'a, teşekkür ederiz.
Kitabımızın basımını üstlenen Türkiye Selüloz ve Kağıt Sanayi Vakfı yetkililerine de desteklerinden dolayı teşekkür ederiz.
Eserin tüm öğrencilerimize, kağıtçı meslektaşlarımıza ve ülkemiz ekonomisine yararlı katkılarda bulunmasını dileriz.
Trabzon - Ağustos 2004
Prof. Dr. Hüdaverdi EROĞLU Prof. Dr. Mustafa USTA
İÇİNDEKİLER llıiytn No
1. Kağıt ve Kağıtçılığın Tarihçesi I
1.1. Kağıdın Yaşantımızdaki Önemi ı 1.2. Kağıtçılığın Tarihçesi 2 1.2.1. Papirüs 1.2.2. Parşömen >
1.2.3. Kağıt ı 1.2.4. Türkiye'de Kağıtçılığın Tarihçesi II
2. Dünyada ve Türkiye'de Kağıt Endüstrisi 1 1 2.1. Dünyada Kağıt Endüstrisi 1 1 2.2. Türkiye'de Kağıt Endüstrisi 1 / 2.2.1. Devlet Sektörü 1 / 2.2.2. Özel Sektör III
2.2.3. Türkiye'de Kağıt Endüstrisinin Hammadde Durumu III
3. Su Teminl-Kullanımı ve Kalitesi T) 3.1. Suyun Kimyasal Yapısı ve Özellikleri 22 3.2. Suyun Bazı Fiziksel Özellikleri .'•1 3.3. Suyun Kağıtçılıktaki Önemi n 3.4. Beyaz Su İçindeki Katıların-Geri Kazanılması uı 3.4.1. Döner Silindir Tipi Geri Kazama III
3.4.2. Döner Vakum Tipi Geri Kazama 1 1 3.4.3. Çökeltme veya Dinlendirme Tankına Sahip (.ni
Kazama 1 . ' 3.4.4. Yüzdürme (Flotasyon) Tipi Geri Kazama \) 3.4.5. Süzgeç Tipi Geri Kazama M 3.4.6. Yukarı Akımlı Temizleyici \:
3.4.7. Dlskli Filtreler 1 ı 3.5. Taze Suyun Muamelesi İd 3.6. Belli Başlı Su Özellikleri 1/
4. Kağıt Üretiminde Kullanılan Lifsel ve Yardımı ı Maddeler -|()
4.1. Lifsel Maddeler III
4.2. Kağıt Üretiminde Kullanılan Yardıma MndrlHn 1 1 4.2.1. Dolgu Maddeleri 'M 4.2.1.1. Dolgu Maddelerinin Özellikleri T .
4.2.1.2. Kağıt Üretiminde Dolgu Maddesi ve Kımıl ı - Tutulması iı.
4.2.1.2.1. Kırıntı Fraksiyonu -III
4.2.1.2.2. Tutunmanın Tanımı ve Hesaplama Metollmı ııı 4.2.1.2.2.1. İlk Geçiş Tutunması III
4.2.1.2.2.2. Makine Tutunması f i 4.2.1.2.2.3. Sistem Tutunması n 4.2.1.2.3. Tutunma Mekanizmaları ve hılıııııımyı
Etkileyen Faktörler ',()
I
4.2.1.2.3.1. Tutunma Mekanizmaları 50 4.2.1.2.3.1.1. Mekanik Yolla Tutunma 50 4.2.1.2.3.1.2. Kimyasal Yolla Tutunma 50 4.2.1.2.3.2. Tutunmayı Etkileyen Faktörler 52 4.2.1.2.3.2.1. Üretilen Kağıdın Gramajı 52 4.2.1.2.3.2.2. Safihanın Üretildiği Formasyon Şekli 53 4.2.1.2.3.2.3. Safiha İçersindeki Gözenek Boyutları 53 4.2.1.23.2.4. Elektrolitlerin Etkisi 54 4.2.1.2.3.2.5. Safihadan Su Uzaklaştırılması 54 4.2.1.2.3.2.6. Odun Türünün Etkisi 54 4.2.1.2.3.2.7. Lif Kabalığının Etkisi 54 4.2.1.2.3.2.8. Hamur Üretim Prosesinin Etkisi 55 4.2.1.2.3.2.9. Çözünmüş Organik Materyallerin Etkisi 55 4.2.1.2.3.2.10. Dövmenin Etkisi 55 4.2.1.2.3.2.11. Konsantrasyonun Etkisi 56 4.2.1.2.3.2.12. Sistem Kapalılığının Tutunmaya Etkisi 56 4.2.1.2.3.2.13. Kağıt Makinesi Dizaynının Tutunmaya Etkisi 56 4.2.1.2.3.2.14. Kullanılan Tutundurucu Maddenin Yük
Yoğunluğu ve Molekül Ağırlığı 58 4.2.1.2.3.2.15. İletkenlik ve Reaktiflik 58 4.2.1.2.3.2.16. pH'ın Etkisi 59 4.2.1.2.3.3. Tutundurucu Maddeler ve Etki Şekilleri 59 4.2.1.2.3.3.1. Tutundurucu Maddeler 59 4.2.1.2.3.3.1.1. İnorganik Tutundurucu Maddeler 59 4.2.1.2.3.3.1.1.1. Şap 59 4.2,1.2.3.3.1.1.2. Poli-Alüminyum Kloriir (PAC) 59 4.2.1.2.3.3.1.2. Doğal Organik Esaslı Tutunma Maddeleri 60 4.2.1.2.3.3.1.3. Sentetik, Suda Çözülebilir Organik Polimerler 60 4.2.1.2.3.3.1.3.1. Poiiaminler 60 4.2.1.2.3.3.1.3.2. Poli-DADMAC 61 4.2.1.2.3.3.1.3.3. Polien'lenimin (PEI) 62 4.2.1.2.3.3.1.3.4. Islak Sağlamlık Reçineleri 62 4.2.1.2.3.3.1.3.5. Poliakrilamid (PAM) 63 4.2.1.2.3.3.1.3.6. PoliefJlen Oksit (PEO) 64 4.2.1.2.3.4. Tutunma Mekanizmalan 64 4.2.1.2.3.4.1. Koagülasyon 64 4.2.1.2.3.4.2. Flokülasyon 65 4.2.1.2.3.4.2.1. Makro Flokülasyon 66 4.2.1.2.3.4.2.1.1. Patch Flokülasyonu 66 4.2.1.2.3.4.2.1.2. Bağlanma Modeli 66 4.2.1.2.3.4.2.1.3. Sterik Stabiiizasyon 67 4.2.1.2.3.4.2.4. Mikro Flokülasyon veya Mikro Partikül
Tutunması 68 4.2.1.2.3.4.2.4.1. Mikro Partikül Sisteminin Avantaj ve
Dezavantajları 69 4.2.1.2.3.4.4. Tutunma Sistemleri 69
4.2.1.2.3.4.4.1. Tek Bileşenli Tutunma Sistemleri 69 4.2.1.2.3.4.4.2. Çift Bileşenli Tutunma Sistemleri 70 4.2.1.2.3.4.4.2.1. Koagülant ve Poliakrilamid (PAM) 70 4.2.1.2.3.4.4.2.1.1. Koagülant ve PAM Sisteminin Genel
Mekanizması 70 4.2.1.2.3.4.5. Örgü Ağı Flokülasyonu 71 4.2.2. Yapışbıma Maddeleri 72 4.2.2.1. İç Yapıştırma 73 4.2.2.1.1. Kolofan 73 4.2.2.2. Alüminyum Kimyası 75 4.2.2.3. Yapışarmaya Etki* Eden Faktörler 79 4.2.2.4. Diğer Özel Yapıştırma Maddeleri 81 4.2.2.4.1. Mumlar 81 4.2.2.4.2. Stearatlar 82 4.2.2.4.3. Alkil Keten Dlmer 82 4.2.2.5. Alkali Ortamda Kağıt Yapımı 84 4.2.2.2. Kağıdın Yüzeysel Yapışbnlması 86 4.2.2.2.1. Yüzeysel Yapışbıma Maddesi Olarak Nişasta 87 4.2.2.2.1.2. Nişastanın Hazırlanması 88 4.2.2.2.1.3. Nişasta Modifikasyonları 90 4.2.2.2.2. Yüzey Yapışbrmada Kullanılan Diğer
Kimyasallar 91 4.2.2.2.3. Geleneksel Size Pres Düzenlemeleri 93 4.2.2.2.3.1. Kuşeleyici Olarak Size Pres 93 4.2.2.2.3.2. Size Pres Kaldırması 93 4.2.2.2.3.2.1. Geleneksel Size Pres Sınırlamalan 95 4.2.2.2.3.2.2. Size Pres Dizaynındaki İyileştirmeler 95 4.2.2.2.3.2.3. Modifiye Edilmiş Size Pres Dizaynları 96 4.2.2.2.4. Yüzey Yapışunimış Safihanın Kurutulması 97 4.2.2.2.5. Kartonların Kalenderde Yapışbnlması 98 4.2.3. Boyar Maddeler 100 4.2.3.1. Genel Bilgiler 100 4.2.3.2. Boyalar ve Pigmentler 102 4.2.3.2.1. Suda Çözünen Boyar Maddeler 102 4.2.3.2.2. Opök Beyazlatıcılar 105 4.2.3.2.3. Suda Çözünmeyen Pigmentler 106 4.2.3.2.4. Boyamayı Etkileyen Faktörler 108 4.2.3.2.5. Boyama Metotları 109 4.2.3.2.5.1. Fasılalı Stok Boyama 109 4.2.3.2.5.2. Fasılasız Stok Boyama 109 4.2.3.2.5.3. Emprenye 110 4.2.3.2.5.4. Yüzey Boyama 110 4.2.3.2.6. Boyama Hataları 110 4.2.3.2.6.1. Granitleşme * 110 4.2.3.2.6.2. İkiyüzlülk 110 4.2.4. Kuşe Kağıt Yapımında Kullanılan Maddeler ve
Kuşe Kağıt Yapım Tekniği 111 4.2.5.2.3.2. Mikroorganizmalann Kontrolü 181 4.2.4.1. Giriş 111 4.2.5.2.3.2.1. Zehirli Maddelerin Kullanımı 183 4.2.4.2. Kuşelementn Kağıda Sağladığı Özellikler 115 l 4.2.5.2.3.2.1.1. Klor Kullanımı 183 4.2.4.3. Dolgu Maddeleri 116 4.2.5.2.3.2.1.2. Kloramin Kullanımı 183 4.2.4.3.1 Kaolin 118 4.2.5.2.3.2.1.3. Klorlu Fenoller 184 4.2.4.3.2. Kalsiyum Karbonat 127 4.2.5.2.3.2.1.4. Gva Bileşikleri 185 4.2.4.3.3 Titanyum Dioksit 130 4.2.5.2.3.2.1.5. Diğer Zehirli Maddeler 185 4.2.4.3.4. Baryum SülratfBlanc Fixe) 136 4.2.5.2.3.3. Zift Kontrolü 185 4.2.4.3.5. Blanc Satin 140 4.2.5.2.3.4. Kabuk Bağlamanın Kontrolü 187 4.2.4.3.6. Talk 140 4.2.5.2.3.5. Köpüklenmenin Kontrolü 188 4.2.4.4. Yapışbncıiar 141 4.2.5.2.3.6. Müşterek Kontrol Programının Uygulanması 189 4.2.4.5. Yardımcı Maddeler 148 5. Lif Hazırlanması 191 4.2.4.6. Kuşe Sütünün Hazırlanması 149 5.1. Liflerin açılması 192 4.2.4.6.1. Sıvanın Hazırlanması 150 5.1.1. Uf Açma Makineleri 192 4.2.4.6.2. Parçacıkların Elektrokimyasal Olarak 5.1.1.1. Hollanderler 192
Dağıüiması 153 5.1.1.2. Taşlı Değirmen (Meuieton, Kollergang) 194 4.2.4.7. Kuşeleme Makineleri 155 5.1.1.3. Öğütücüler (Broyeur) 194 4.2.4.7.1. Kuşeleme Makinelerinin Çalışma İlkeleri 156 5.1.1.4. Lif Açıcılar (Rotor Tipi Lif Açıcı, Pulperler) 195 4.2.4.7.2. Kağıt Yüzeyine Sürülecek Kuşe Sütü Miktarının 5.1.1.5. Düğüm Açıcılar (Deflakers, Depastilleurs) 197
Ayan 157 5.2. Dövme Tekniği 199 4.2.4.7.3. Kuşeleme Makinelerinin Tipleri 158 5.2.1. Dövmenin Tarihçesi 199 4.2.4.7.3.1. Size Pres 158 5.2.2. Dövmenin Amacı 200 4.2.4.7.3.2. Silindirli Kuşeleme Makineleri 158 5.2.3. Dövmenin Kağıt Özellikleri Üzerine Etkisi 201 4.2.4.7.3.2.1. Massey Makinesi 158 5.2.4. Dövmenin Lifler Üzerine Etkisi 202 4.2.4.7.3.2.2 Gravür Kuşeleme Makinesi 159 5.2.4.1. Liflerin Şişmesi 203 4.2.4.7.3.3. Bıçaklı Kuşeleme Makineleri 160 5.2.4.2. Dövmenin Primer Zar Üzerine Etkisi 204 4.2.4.7.3.3.1. Metal Bıçaklı Kuşeleme Makinesi 161 5.2.4.3. Dövmenin HidrarJanma Üzerine Etkisi 205 4.2.4.7.3.4. Döner Çubuklu Kuşeleyici (Champion Tipi) 162 5.2.4.4. Dövmenin saçaklanma Üzerine Etkisi 205 4.2.4.7.3.5. Hava Akımlı Kuşeleylciler (Air Knîfe) 162 5.2.4.5. Dövmenin Lif Kesilmesi Üzerine Etkisi 206 4.2.5. Diğer Özel Amaçlar İçin Kullanılan Maddeler 164 5.2.4.6. " Dövmenin Kağıt Formasyonuna Etkisi 207 4.2.5.1. Kağıda Sağlamlık Veren Maddeler 164 5.2.5. Dövmede Kullanılan Aletler 208 4.2.5.2. Kağıt ve Kağıt Hamuru Fabrikalarında Birikinti 5.2.5.1. Hollanderler 208
Kontrolü 167 - 5.2.5.2. Rafinörler 210 4.2.5.2.1. Mikrobiyolojik Çamurlar 167 5.2.5.2.1. Rafinörlerin Çalışma İlkeleri 210 4.2.5.2.1.1. Mikroorganizmaların Tipleri 168 5.2.5.2.2. Rafinörlerde Faydali Gücün hesabı 212 4.2.5.2.1.1.1. Yosunlar(Algler} 169 5.2.5.2.3. Konik Rafinörler 214 4.2.5.2.1.1.2. Bakteriler 169 5.2.5.2.3.1. Geniş Açılı Konik Rafinörler 215 4.2.5.2.1.1.3. Mantarlar 171 5.2.5.2.4. Diskli Rafinörler 217 4.2.5.2.1.2. Mikroorganizmaların Üreme Koşullan 172 5.2.6. Dövmeye Etki Eden Faktörler 222 4.2.5.2.1.3. Mikrobiyolojik Çamurlar 175 5.2.7. Kağıt Cinsine Göre Dövmede Kullanılan Güç 4.2.5.2.2. Mikrobiyolojik Olmayan Birikintiler 175 Miktan 228 4.2.5.2.2.1. Zift Oluşumu 176 5.2.8. Karışık veya Ayrı Dövme 229 4.2.5.2.2.2. Kefeki Taşı veya Kabuk Bağlama 177 5.2.9. Sürekli ve Kesintili Dövme 230 4.2.5.2.2.3. Köpüklenme 178 5.2.10. Yüksek Konsantrasyonlu Dövme 230 4.2.5.2.3. Birikinti Kontrolü 179 5.2.11. Dövmenin Kontrolü 231 4.2.5.2.3.1. Birikintilerin Neden Olduğu Kayıplar 179 5.2.11.1. Schopper İndisi 232
IV
5.2.11.2. Kanada Serbestlik testi 236 5.2.11.3. TAPPI İndisi 237 5.2.11.4. JOB İndisi 237 5.2.11.5. Ivarssen ve Johansen İndisi 237 5.2.11.6. Rapld-Köthen-Frank Aleti Üzerinde Brecht
İndisi 238 5.2.11.7. Su Tutma Kapasitesi (WRV) 238 5.2.12. Lif Kesilmesinin Kontrolü 239 5.2.13. Belli Başlı Kağıt ve Karton Çeşitleri 242 5.3. Lif Süspansiyonunun Temizlenmesi, Elekler ve
Siklon Temizleyiciler 248 5.3.1. Elek Tipleri 249 5.3.1.1. Düz Elekler 250 5.3.1.3. Basınçlı Elekler 253 5.3.1.3.1. Basınçlı Eleklerde Atıkların Aynlması
Mekanizması 256 5.3.1.3.2. Basınçlı Eleklerin Kullanıldığı Alanlar 257 5.3.2. Çok Kademeli Eleme 257 5.3.3. Elemenin İlkeleri 258 5.3.4. Değişik Hamurların Elenmesi 259 5.3.5. Siklon Temizleyiciler (Centrifugal Cleaners) 260 5.3.5.1. Siklon Temizleyici Tipleri 266 5.3.5.1.1. Ön Temizleyiciler 266 5.3.5.1.1.1. Yüksek Yoğunluklu Temizleyiciler 268 5.3.5.1.1.2. Orta Yoğunlukta Temizleyiciler 268 5.3.5.1.1.3. İnce-Ön Temizleyiciler 268 5.3.5.1.2. Ters Akımlı Siklon Temizleyici 269 5.3.5.1.3. İnce Temizleme Yapan Siklon Temizleyiciler 269 5.3.5.2. Siklon İşleminde Değişkenler 270 5.4. Kağıt Makinesine Gelmeden Önceki İşlemler 275 5.4.1. Hamur Depolan 275 5.4.2. Hamurun Sulandırılması 276 5.4.3. Konsantrasyon Ayariayıcılar 277 5.4.4. Debi Ayariayıcılar • 279 5.4.5. Dolgu ve Katkı Maddelerinin Hamura
Kanşfaniması 279 5.4.6. Hamur Havasının Alınması 279 6. Lif Kümelenmesi 282 6.1. Süspansiyon Özelliklerinin Kümelenmeye Etkisi 283 6.2. Sürenin Kümelenmeye Etkisi 284 6.3. Makaslamanın Kümelenmeye Etkisi 284 6.4. Elektrostab'k Yükün Kümelenmeye Etkisi 284 6.5. Konsantrasyonun Kümelenmeye Etkisi 285 6.6. Sarsınbnın Kümelenmeye Etkisi 286 6.7. Kümelenmenin Yardımcı Maddelerin
Tutunmasına Etkisi 286
6.8. Anaforun Uf Dağılımına Etkisi 286 7. Taşıma Boruları İçinde Güç Kaybı ve Pompalar 288 7.1. Suyun Boru İçinde Akışı 292 7.2. Uf Süspansiyonun Borularda Akışı 292 7.3. Pompalar 294 7.3.1. Santrifüjlü Pompalar 295 7.3.1.1. Santrifüjlü Pompalarda Dönme Hızının Etkisi 296 7.3.1.2. Sanöfüjlü Pompalann Avantaj ve Kusurları 296 7.3.2. Volümetrik Pompalar 297 7.3.2.1. Pistonlu Pompa 297 7.3.2.2.2 Moineau Pompası 297 8. Sonsuz Elek (Fourdrinler) Kağıt Makinesi 298 8.1. Kağıt Fabrikasyonunun Tarihsel Evrimi 298 8.2. Kağıt Makinesinin Değişik Kısımları (Islak Parti) 300 8.2.1. Akım Dağıüalar 303 8.2.1.1. Çok Akımlı Akım Dağıbalar 304 8.2.1.2. V Tip) Akım Dağıbalar 305 8.2.1.3. Çok Kollu Akım Dağıbalar 306 8.2.1.4. Basit Çok Kollu Akım Dağıbalar 307 8.2.1.5. Manifold Tipi Akım Dağıbalar 307 8.2.1.6. Çapraz Akımlı Dağıba 309 8.2.2. Hamur Kasası 310 8.2.2.1. Açık Tip Hamur Kasaları 312 8.2.2.1.1. Çok Engelli Hamur Kasası 313 8.2.2.1.2. Delikli Silindire Sahip Açık Hamur Kasalan 314 8.2.2.2. Hava Yasbklı Hamur Kasalan 315 8.2.2.2.1. Delikli Silindirler 317 8.2.2.3. Hidrolik veya Basınçlı Nozul Tipi Hamur
Kasalan 319 8.2.2.3.1. Hidrolik Hamur Kasası Tipleri 320 8.2.2.3.2. Özel Hamur Kasalan 323 8.2.2.3.2.1. Çok Tabakalı Hamur Kasası 323 8.2.2.3.2.2. Yüksek Konsantrasyonlu Hamur Kasalan 324 8.2.3. Cetvel Ağzı ve Özellikleri 325 8.2.3.1. Formasyon Şekilleri 329 8.2.3.2. Cetvel Ağzı Tipleri 330 8.2.4. Fourdrinler Kağıt Makinesinin Kısımlan, Drenaj
ve Formasyon 333 8.2.4.1. Drenaj Mekanizması 333 8.2.4.2. Kağıdın Strüktürü 337 8.2.4.3. Göğüs Silindiri 339 8.2.4.4. Oluşum Tablası 340 8.2.4.5. Tabla Silindirleri » 341 8.2.4.6. Deflektörler 344 8.2.4.7. Drenaj Levhaları 345 8.2.4.8. Yaş Emme Kasalan 348
8.2.4.8.1. Süzme Elemanı Seçimi 350 8.2.4.8.2. Süzülme Direnci 350 8.2.4.9. Emici Kasalar 351 8.2.4.10. Hareketli Emici Kasa 353 8.2.4.11. Üst Couch Silindiri 353 8.2.4.12. Emici Silindir 354 8.2.4.13. Düzeltme Silindiri 356 8.2.4.14. Sarsıntının Formasyona Etkisi 358 8.2.4.15. Uf Özelliklerinin Drenaj Üzerine Etkisi 359 8.2.4.16. Kağıt Makinesi Eleğinin Drenaj Üzerine Etkisi 359 8.2.4.17. Viskozite ve Sıcaklığın Drenaj Üzerine Etkisi 360 8.2.4.18. Kenar Kesici 360 8.2.41.9 Safiha Kesici 361 8.2.4.20. Kılavuz Silindiri veya Elek Kılavuzu 361 8.2.4.21. Elek Açma ve Germe Silindiri 362 8.2.4.22. Beyaz Su Teknesi 363 8.2.5. Kağıt Makinesinin Devreleri 363 8.2.5.1. Birincil Devre 364 8.2.5.1.1. Beyaz Su 364 8.2.5.1.2. Kağıt Hamurunun Seyreltme Hesabı,
Seyreltmede Kullanılan Beyaz Suyun Konsantrasyonunun Önemi 365
8.2.5.1.3. Bir Ton %90 Kuruluktaki Kağıt Hamuru İçin Materyal Bilançosu ve Devrenin Hacmi 367
8.2.5.2. ik indi Devre 368 8.2.5.3. Üçüncül Devre 370 9. Yaş Presleme 371 9.1. Emici Silindirden Pres Kısmına Transfer 371 9.2. Açık Kaldırmada Mevcut Kuvvetler 372 9.3. Kaldırma Yöntemleri 374 9.4. Yaş Presleme (Wet Pressing, Presses Humides) 379 9.4.1. Yaş Preslemede Su Çıkarılmasının Önemi ve Su
Çıkarılmasını Etkileyen Faktörler 381 9.4.2. Yaş Preslemenin Modellenmesi 384 9.5. Kullanılan Pres Tipleri 384 9.5.1. Pres Tipleri 386 9.5.1.1. Düz veya Kaygan Pres 386 9.5.1.2. Emici Pres 388 9.5.1.3. Yivli Pres 390 9.5.1.4. Fabric Press 392 9.5.1.5. Yüksek Basınçlı Pres 394 9.5.1.6. Pres Tiplerinde Sağlanan Gelişmeler 395 9.5.2. Pres Düzenlemeleri 398 9.5.2.1. İki Silindirli Pres Düzenlemeleri 398 9.5.2.2. Üç Silindirli Pres Düzenlemeleri 400 9.5.2.3. Bazı Pres Partisi Düzenleme Tipleri 401
v n ı
9.5.2.3.1. Dört Tepeli Pres Düzenlemesi 401 9.5.2.3.2. Düz Pres Düzenlemesi 402 9.5.2.3.3. Ters Pres Düzenlemesi 402 9.5.2.3.4. Emme Kaldırmalı Transfer Pres Düzenlemesi 403 9.5.2.3.5. Emme Başlığı ve Silindir Sıvayıcı İçeren
Twînver Pres Düzenlemesi 404 9.5.2.3.6. Kombinasyon Kaldırması/Emici Birinci Pres
Düzenlemesi 405 9.5.2.3.7. Presleme İşleminde Safihayı Destekleyen
Çekmesiz Pres Düzenlemesi 405 9.5.2.3.8. Tri-Vent Düzenlemesi 406 9.5.2.3.9. Üç veya Dört Tepeli Pres Düzenlemesi 407 9.5.2.3.10. Çift Keçeli Karton Presi 408 9.5.2.3.11. Ardışık Alt Keçeli Geniş Tepeli Pres
Düzenlemesi 408 9.5.3. Yaş Preslemede Değişkenler 409 9.5.3.1. Proses Değişkenlerinin Su Uzaklaştırma
Üzerine Etkisi 410 9.5.3.1.1. Tepe Basıncı, Tepede Kalış Süresi ve Pres
Basmanın Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi 410 9.5.3.1.2. Sıcaklığın Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi 412 9.5.3.1.3. Girişteki Safiha Rutubetinin Su Uzaklaştırma
Üzerine Etkisi 413 9.5.3.1.4. Safiha Özelliklerinin Su Uzaklaştırma Üzerine
Etkisi 414 9.5.3.1.5. Proses Değişkenlerin Kağıt Kalitesi Üzerine
Etkisi 415 9.5.3.1.5.1. Kağıt ve Karton Kalite Özellikleri Üzerine Etkisi 415 9.5.3.1.5.2. Safiha Yapısına Etkisi 415 9.5.3.2. Donanımla İlgili Değişkenlerin Su Çıkarma ve
Kağıt Kalitesi Üzerine Etkisi 417 9.5.3.2.1. Pres Tepe Çeşitleri 417 9.5.3.2.1.1. Geleneksel SilindirikTepeler 417 9.5.3.2.1.2. Geniş Tepeli Presler 417 9.5.3.2.1.3. Silindir Parametreleri 418 9.5.3.2.1.4. Keçe Parametreleri 419 9.5.3.2.1.5. Pres Partisi Düzenlemesi 421 9.5.4. Preslemenin Kağıt Özellikleri Üzerine Etkisi 422 9.5.4.1. Bazı Presleme Kusurları 422 9.6. Pres Partisi Donanımı 424 9.6.1. Keçe Özellikleri 425 9.6.1.1. Keçe Parametreleri 427 9.6.1.2. Keçelerin Kondisyonlanması 429 9.6.1.3. Değişik Kağıt Cinsleri İçin Kullanılan Pres
Tipleri ve Keçeler 430
D C
BÖLÜM I
1. KAĞIT VE KAĞITÇILIĞIN TARİHÇESİ
1.1. KAĞIDIN YAŞANTIMIZDAKİ ÖNEMİ
Kağıt, bitkisel liflerin Özel aletlerde dövülmesi sonucu liflerin keçeleşmesi, saçaklanması, su emerek şişmesi ve mekanik etkiler sonucu kesilmesinden sonra süzgeç üzerinde oluşturulan safihanın daha sonra kurutulmasıyla hidrojen bağlannın oluşumu sonucu belirli bir sağlamlık kazanan düzgün safihadır.
Günlük yaşantımızda kağıt çok önemli bir yer tutmaktadır. Öyle ki, en az son yıllarda yaşantımızda önemli bir yer tutan petrolden daha da önemlidir. Okuduğumuz gazete ve dergiler, yazdığımız mektuplar, okullarda kullanılan defter ve kitaplar, satın aldığımız tükeHm mallarının ambalajı, çocuk bezleri, kağıt mendiller ve diğer temizlik kağıtları, kullandığımız para ve okuduğumuz kitaplar vs. hep kağıttan yapılmıştır. Kağıt, bir çeşit aklın ekmeğidir. Emile Gauttertn çok güzel İfade ettiği gibi "kağıt düşünceyi saptamak ve taşımak için icat edilmiştir" Kağıt bugünkü uygarlığımızın vazgeçilmez bir gerekslnmesidir. Bu nedenle, ulusların gelişme durumunu gösteren bir ölçü olarak sık sık kullanılmaktadır. Gerçekten de bir ülkenin gelişme durumu ile kişi başına kağıt tüketimi arasında sıkı bir ilişki vardır.
Bugün çeşitli kullanma amaçlarına göre çok çeşitli kağıtlar üretilmektedir, öyle ki bunların çeşit sayısını bile saptamak hemen hemen İmkansızdır. Kağıdın önemli özelliklerinden birisi de m2 ağırlığıdır. Buna göre üç çeşit lifsei ürüne aynlabilir :
a. Kağıt 10 - 1 5 0 gram/m 2
b. Karton 150 - 400 gram/m z
c. Mukavva 400 -1200 gram/ m 2
Gümrük amaçlan için karton, " m s ağırlığı 224 g/m 2 den yüksek olan kağıttır" şeklinde tarif edilmektedir. Ancak, bunun kartvizitte olduğu gibi bazı istisnaları olup ağırlıkları düşük olduğu halde karton sınıfına giren kağıt türleri de vardır.
Uluslararası istatistiklerde ise kağıt ve kartonlar kullanma amaçlarına göre iki ana gruba ayniır. Bunlar;
a. Kültürel kağıt ve kartonlar. b. Endüstriyel kağıt ve kartonlardır.
Gazete, dergi, kitap, yazı kağıdı gibi kültürel kağıt ve kartonlar yazı ve baskıya uygun olmalıdır. Endüstriyel kağıtlar ise ambalaj, kutu imali, temizlik
ı i|)iIImii, fotoğraf kağıdı, elektriksel izolasyon kağırJan vs gibi ticari yaşamda ı ııll imimi kağıt ve kartonlardır,
ı 2. KÂĞITÇILIĞIN TARİHÇESİ --• • » • • . . - ¿ 3 » •
İlk İnsanlar mağara duvarlarına ve taşlar üzerine resimler çizmişlerdir, ı i n i m onralan ise yumuşak taşlar, kil tabletleri, hayvan kemikleri, odun |) m - . m u , ağaç kabuklan, metal levhalar ve hayvan derileri üzerine yazı
..... yoluna gitmişlerdir.
Kağıda benzeyen eşek ansı yuvalan bazı araştmctlar tarafından ilk inimi mı kağıdı ve eşek anları İse ilk kağıt yapıcıları olarak kabul edilmektedir, ı H .mlan tabiatta aşınmış, eskimiş odun veya çubukları çiğneyerek mnlı.ınlk odun hamuruna benzer bir hamur üretmektedirler. Sosyal gruplar İmlimle yaşayan eşek anlan 56-57 milyon yıl önce Eosen jeolojik devrinde t ii .nelerdir. Kağıt yapma alışkanlıklan sosyal davranışlan kadar eskidir. Domok ki 56 milyon yıl içinde eşek ansı evrimleşmemiş, ancak •.o'.ynlleşmlştir. İbreti ve yapraklı ağaçlardan yapılan çit çubuklannı ölü kuru il.ill.iii çiğneyerek odun hamuru oluştururlar. Bazı tropikal eşek ansı türleri bitki tüylerini kullanırlar. Eşek anlan vücurJanndan suya benzer bir sıvı çıkararak mandibülleri ile çiğnedikleri odun parçasını yumuşatırlar. Pruidnlmsi salgı bezi sıvısı liflerle kanşanldığmda yapıştırıcı rolü oynar. Bu vekilde elde ettikleri hamurumsu odun materyalini top haline getirip yuvalarına taşırlar. Yine mandibüllerini kullanarak petek şeklindeki yuvalannı oluştururlar. Bu materyal kuruyunca hidrojen bağlan oluşturarak kağıda benzer bir yapı oluşturur. Eşek ansı yuvalan yapışkan maddeler nedeniyle su geçirmez özelliğe de sahiptir (Mac Govern et ali 1988). Aşağıda kağıdın İcadına kadar geçen evrelere kısaca değinilecektir.
1.2.1. PAPİRÜS
Papirüs adı bir kamış varyetesi olan ve Nil Nehri kıyısında yetişen, Cyperacees familyasından olan Papyrus anüquorum bitkisinden gelmektedir. Kağıdın atası ve birçok dilde ona adını veren papirüstür. Nitekim, kağıdın birçok dildeki adı Latince papyrus sözcüğünden gelmektedir. Örneğin; Fransızca papier, İngilizce paper, Almanca papier, İspanyolca ve Portekizce papel, Yugoslavca, Macarca ve Çekçe papir, Fince paperi gibi... Romalılar bu bitkiyi Mısır'dan taşıyarak Sicilya'da yetişürmişierdir.
Papirüsün yapılışı şöyledir: Önce bitkinin bîr üçgen biçimindeki gövdesinden ince şeritler kesilir. Bu şeritler yanyana bitişik şekilde dizildikten sonra dik yönde birinci sıranın üzerine ikinci bîr sıra daha dizilir. Daha sonra, üzerine basınç uygulanır; böylece, bitkinin yapışkan özsuyu iki tabakayı birbirine yapışonr. Bu İşlem düzgün bir yüzey üzerinde yapılıp oluşturulan safihanın boyutlan 27x30 cm.dir. Yüzeydeki pürüzleri gidermek için de
2
tokmakla yüzü dövülür. Aynca, yüzeyi sürtme ile sedef gibi kayganlaştınlır, bazen de hamur ile sıvanır(Aribert 1954).
Papirüs üretiminin ilk ne zaman gerçekleştirildiği bilinmemekle birlikte ilk Mısır Krallanna ait mezarianndaki bulgular, bu üretimin milattan önce 3100-2900 yıllannâ kadar gittiğini göstermiştir(Lindberg 2000). Papirüsler biribirine eklenince büyük bir rulo oluşturuyordu. Romalılar buna "volumen" diyordu. Batı dillerindeki cilt anlamında kullanılan "volume" kelimesi buradan gelmektedir.
M.Ö. 356-323 yıllannda Büyük İskender Mısır'ı fethedince Yunanlılar papirüsü öğrendiler. Daha sonra, oradan da kullanımı İtalya'ya ve Akdeniz'e yayılmıştır. Bazı yazarlara göre papirüsün kullanımı M.S. 5. yüzyıla, bazılanna göre de 11. yüzyıla kadar sürmüştür. Romalılar Syracuse'de (Sicilya) papirüs bitkisini yetiştirdiler. Tüm Akdeniz kıyı şeridinde kullanılan papirüs önceleri Mısır'dan İtalya'ya büyük miktarlarda ithal ediliyordu. İthalat kısıtlanınca halk homurdanıyordu. İthalat üzerinden vergiler alınıyordu. Romalılar bu vergiden kurtulmak için Sicilya'da papirüs yetiştirmeye başladılar.
Eski Yunanlılar ve Romalılar kağıdı kullanmadan önceleri üzeri mumla kaplı ince ağaç levhaîannı metal çubuk veya kemik parçalan İle yazarak kitap haline getirmişlerdir. Bu ağaç levhalar M.S. 8. yüzyıla kadar Yunanistan'da, 14. yüzyıia kadar da İngiltere'de kullanılmıştır.
M.S. 11. yüzyıl başlannda Kahire'de kağıt kullanımı o kadar yaygındı ki dükkanlarda satılan mallar şimdi olduğu gibi kağıtlara sanlarak müşterilere verilirdî(Kağıtçı 1977).
Deve tüyü üzerine, Mens Tien adında bir Çinlinin bulduğu kabul edilen uygun bîr mürekkeple yazı yazmanın bulunuşundan sonra yünlü kumaşlar da kitap yapımında kullanılan bir madde olarak ortaya çıkmıştır. Bu kumaşlar kalın ve oldukça kullanışsız olan Mısır papirüsü ve Orta Asya parşömenine göre daha kullanılabilir ve taşınabilir kitaplar oluşturulmasını sağ!amışlardır(Göksei 1979).
Birçok kültürde ağaç kabuklannın da yazı materyali olarak kullanıldığı görülür. Romalılann 1080 yıllannda ağaçlann ince kabuklannı bu iş için kullandıklan ve buna "über" dedikleri bilinmektedir. Batı dillerindeki "librairie, library" (kütüphane) sözcüğü bu kökten gelmektedir. Fransızca'daki "livre" (kitap) sözcüğü üzerine yazı yazılan Über sayfası anlamına gelmektedir(PerJt Robert 1976).
1.2.2. PARŞÖMEN
Parşömen hayvan derilerinden yapılmakta idi. Yine Mısır'da 1400
3
yıllarında görülmüştür. Fakat, yapımının İyileştirilmesi ve geliştirilmesi Bergama kralı H. Eumene tarafından (M.Ö.197-159; gerçekleştirilmiştir. Koyun, keçi ve özellikle dana derisinden yapılan safihaya Bergama (Pergamus) şehrinin adına izafeten pergamen denilmiştir. Ancak, dilimizde Fransızca'dan alınan parşömen sözcüğü kullanılmaktadır.
Bergama ve Efes kütüphanelerinin İskenderiye kütüphanesine rakip olması üzerine Mısırlılar Anadolu'ya ambargo koyarak papirüs göndermediler. Bunun üzerine, kral II. Eumenesln emriyle yapılan araştırmalar sonucu parşömen bulundu ve bu sayede kitaplar ciltlenebildi. Bugün, trompet ve davullarda kullanılan deriler parşömen benzeridir. Charlemagne zamanında parşömenin yaygın bir kullanımı vardı. Parşömen ticareti Avrupa'da büyük bir önem kazanmıştır. Yüksek fiyatı ve nadir bulunması nedeniyie papazlar ve hattatlar eski yazılı parşömenleri kazıyarak yeniden kullanma yoluna gitmişlerdir. Böylece, büyük bir fikir hazinesi yok edilmiştir.
Parşömenin yapılışı şöyledir: Koyun, keçi, dana, eşek, vs derileri önce iyice tüylerinden ve etlerinden temizlenir, gerilir, süngerlenir ve daha sonra nişasta ile yapıştırılır. Böylece, dert yazı yazılır hale gelir(Aribert 1954). Ancak, parşömen hiçbir zaman ticaret konusu olmamıştır.
1.2.3. KAĞIT
Çin insanlık tarihinde iki önemli buluşun beşiği olmuştur. Bunlar, kağıt ve baruttur. Çin imparatorluk nazırlanndan Tsai Lun M.S. 105 yılında Kanton'un kuzeyinde küçük bîr yer olan "Lei Yank"da askeri imalathanelerin tesislerinden yararlanarak kağıdı bulmuştur. Kağıdın İcadı insanlık tarihînde o kadar önemli rol oynamıştır ki, Michael H. Hart tarihin en etkili 100 kişisi arasında Tsai Lun'u 7. sıraya koymuştur (Hart 1978). Tsai Lun kağıt yapımı için ağaç kabuklannı, kendir liflerini ve bambu gövdelerini kullanmıştır. Tsai Lun, bunlan uzun süre kaynatıyor, sonra bir havan içinde dövüyordu. Daha sonra, elde ettiği maddeyi bambu gövdelerinden yapılmış bir bez üzerinde süzerek kurutup kağıt haline getiriyordu.
Her ne kadar kağıdın İcadı asırlardan beri Tsai Lun' a ithaf edilmiş ise de 20. yüzyılda ve en son olarak ta 1978 de Türkistan'da yapılan arkeolojik kazılar kağıt ve kağıt öncüsü olan benzeri maddelerin M.O. 3. yüzyıla kadar gitmekte olduğunu göstermiştir. Bu kağıtlarda, rami ve keten lifleri kullanılmıştır. Diğer taraftan, Türkistan'da bulunan ve M.S. 3-8. yüzyıllara ait kağıtlarda rami, kendir ve Japon kağıt dutu ağacının (Broussenetia papirifera) lifleri kullanılmıştır. Acem dutu adı da verilen bu ağacın boyu 10-15 m. dolayında olup kağıt üretiminde İç kabuk lifleri kullanılmakta idi. Beşinci yüzyıldan sonra yapılan kağıtlann analizinde bu ağacın lifleri bulunmuştur. Acem dutunun soymuk lifleri elle kağıt yapımına son derece uygun olmaktaydı. Soymuklar şeritler halinde aynlıp iç kabuk odun külü, kireç gibi alkalilerle muamele edilmekte ve bir tokmak veya çekiçle
4
dövülmekteydi(Mc Govern 1982).
Çinin orta kısımlanndaki Shaanxi eyaletinde 1978'de yapılan arkeolojik kazılarda 3 kağıt parçasının bulunduğu ve bu kağıtlann tarihinin milattan önce 73-49 yıllarına kadar gittiği bulunmuştur. Bu bulguya dayanılarak kağıdın icadının Batı Hun Hanedanına ait olduğu kabul edilmektedir. Bugün, Bab dünyasında kağıdın icadı ile İlgili kabul gören görüş kağıdın Çin'de keşfedildiği görüşü yerine bu keşfin milattan önce 2. yüzyılda Bab Hunlar tarafından gerçekleştirildiği şeklindedir(Undberg 2000).
Pamuk liflerinden kağıt yapımı (Gossypium sp.) Çin'e M.S. 700 yıllannda girmiştir. Bu kağıtlar pamuk kağıdı olarak adlandınlmışür. Kağıt Semerkanta geldikten sonra keten ve kendirden yapılmıştır. Çünkü, orada kağıt dutu yetişmiyordu.
Kağıt yapım sanaü uzun süre Çinlilerce sır olarak saklandı. Japonya'ya Dancho adında bir papaz tarafından iletilmiştir. Bazı verilere göre kağıt Mekke'de 707 yılında yapılmıştır. Bah'ya ise 5., 6., 7. yüzyıllarda Türkistan' dan geçen ipek yolu kervanlannca tanıtılmıştır. 751 yılında müslümanlar Türkistan'da Çinlilerle çarpışmalan sonucu bazı Çinli esirler ele geçirirler; bu esirler sıriannı açığa vurarak bizzat kağıt yaparlar. Böylece, kağıt önce Semerkanfa sonra da Bağdat'ta yapılır. Oradan da Araplar tarafından Mısır'a ve Akdeniz yoluyla Avrupa'ya geçer(Aribert 1954, Lîndberg 2000).
Kurân-ı Kerim nazil olduğunda (610-632) Mekke ve Medine'de kağıt yoktu. Kuran ilk zamanlarda ağaç kabuklan, kemik parçalan ve deriler üzerine yazılmışür. İslamiyet'in ilk günlerin yazışmalar az olduğu için yazılar ince derilere yazılırdı. Yazışmalar artınca yazılan derilere sığdırmak imkansız hale geldi. Harun Reşidin veziri Fazıl bin Yahya 794 yılında kağıt imalını tavsiye etti. Bağdat'ta ilk kağıt fabrikası kuruldu. Bundan sonra, yazışmalar, ilmi eserler, dilekçeler kağıda yazılmaya başladı ve kağıtçılık gelişti. Her çeşit kağıt yapılmaya başladı (İbni Haldun 1377).
Avrupa'da en eski kağıt fabrikası Valencia yakınlanndaki Xativa kasabasında 1144 yılında Müslümanlar tarafından kurulduğu ifade edilmektedir. İtalya'da 1276 yılında Araplar ve Yahudilerce yayılmaya başlanmışbr. Fransa'da 1348, Almanya'da 1390, İsviçre'de 1432, İngiltere'de 1494, Hollanda'da 1586, Finlandiya 1667, Norveç 1695 yıllanndan sonra kağıt yapılmaya başlanmıştır. Diğer taraftan, Amerika kıtasında kağıt yapımı İlk kez 1575 yılında Mexico şehrinde başlamış olup, A.B.D.'de 1690 yılında, Kanada'da 1803 yılında İlk kağıt fabrikası kurulmuştur(Undberg 2000).
16. yüzyılın başlanna kadar kağıt Tsai Lun'un belirttiği şekilde yapılmışbr. Daha sonra, paçavra kullanımına başlanmışbr. Yabana maddelerden temizlenen paçavra çüçüme işlemine tabi tutuluyordu. Büyük çuvallarda ıslafalan paçavra fermentasyona uğratılarak yumuşatılıyordu. Bu
5
işlem büyük bir dikkat istiyordu. Sıcaklık yükselmesi, mantarlar ve küflerin kontrol albnda tutulması gerekiyordu. Süreyi kısaltmak İçin bitkisel kül kullanılıyordu. Daha sonra, havalandırılan paçavra bol su ile yıkanıyordu.
Liflerin ayrılması ve dövülmesi için İse taştan havanlarda elle odun tokmaklarla yapılıyordu. Tekerleklerle çalışan tokmaklan ilk defa İtalyanlar kullandılar. Bunun için, kağıt üretilen yerlere un değirmenine benzer şekilde, kağıt değirmeni deniliyordu. İngilizce'deki "Papermill" kelimesi buradan gelmektedir. Ezmeyi sağlamak için teknenin dibi ve tokmak uçlan metal bıçaklarla donabiıyordu. Günümüzdeki rafinör bıçağı terimi de buradan gelmektedir. Yan işlenmiş hamur suyu alındıktan sonra yapılacak kağıdın kalitesine göre üzerinde düz demir bantlar bulunan diğer tokmaklı teknelere aktanlarak burada 6-24 saat lifleri ezmek ve yumuşatmak amacıyla dövülüyordu. Bütün bunlardan sonra hamur kağıt yapılacak hale gelmekteydi. Bundan sonra çerçeveli el kalıplannda kağıt yapılmaktaydı ki bu işlem özel bir sanat dalıydı. Holländerin bulunması büyük ölçüde çürüme işlemini azalttı. Holländerin kullanıldığı Hollanda bundan sonra kağıt üretiminde üstünlük sağladı. Hollanda bu gelişmeyi mezhep kavgalan sonucu Fransa'dan kaçan Protestan kağıtçılar sayesinde kazanmıştır. Bundan sonra, Fransa'daki kağıtçılık gerilemiş, bir daha eski şöhretini kazanamamıştır (Aribert 1954).
Kağıt yapımında ilk sorun hamurun dövülmesi olmuştur. İlk zamanlar bu sorun lifleri taşlar arasında ovarak, daha sonra da havan ve tokmaklarla çözülmüştür. Hollandalıların hollanderden önce kullandıklan "Kappe r i j " denen aygıt bir çeşit ditici ve birçok inip kalkan çekiçlerden oluşmuş bir alettir. Hollandalılar 1660 yılında hollanderi bulmuşlar ve 1660-1673 yıllan arasında geliştirmişlerdir. Hollander modern rafinörlerin (dövücüj atası olup yakın zamana kadar geniş ölçüde kullanılmış, halen de bazı amaçlar için kullanılmaktadır. Hollander; makaslama, ezme ve kesme ilkesine göre çalışan ve eskiden kullanılan tokmaklara oranla çok daha hızlı ve verimli bîr dövücüydü (Cottrall 1965).
18. Yüzyılda bir Fransız bilim adamı olan René de Réaumur (1683-1757,7 eşekanlannın yuvasını inceleyerek bu yuvaların bitki artıklanndan oluştuğunu ve yapısal özelliklerinin kağıda benzediğini bulmuştur. René de Réaumur, 1719 yılında eşekanlannın odunsu maddelerden çok ince kağıt şeklinde yuva yapmasından esinlenerek kendir ve paçavra yerine odundan kağıt yapılabileceğini ileri sürmüştür(Clark 1978). Friedrich G. Keller (1816-1855) adlı Alman bilgini 1840 yılında Réaumur'un bu buluşundan esinlenerek öğütülmüş odun liflerinden kağıt yapan bir makinenin ilk kez patentini almıştır. Matthias Koops ise saman ve odun liflerinden yapılan kağıdı ilk kez kitap haline getirerek çağdaş kitabın öncüsü olmuştur(Aribert 1954 ,Clayton 1969).
18. yüzyılda ortaya çıkan endüstriyel ve kimyasal devrimler etkisini
6
kağıt sektörü üzerinde de göstermiştir. Scheele 1774 yılında kloru bulmuştur. Berthollet ise bu maddeyi javel suyu şeklinde ağartmaya uygulamışbr. 1794 yılında Le Blanc sodyum karbonab bulmuştur. 1798 yılında Essones ve kağıtçılıkta çalışan L N . Robert sürekli ve mekanik olarak çalışan Fourdrinler kağıt makinesini, 1818 yılında Cansón sonsuz eleğin altındaki emici kasaian keşfetmiştir. 1804 yılında Moritz Illig kolofanı sabunlaşrjrarak kağıdın iç yapıştırma işlemini gerçekleştirmiş olup böylece yüzeysel yapışbrmada kaçınılmaz olan ikinci kurutma işlemi ortadan kaldınlmışbr.
Fikir üretimi, haberleşme ve İletişim için kaçınılmaz olan kağıt 1804 yılına kadar elle yapılmıştır. Endüstriyel devrim sonucu kağıt ihtiyacı arttığından artık paçavra hammadde olarak yetmez olmuşfejr. Dolayısıyla, yeni lîfsel kaynaklann aranması çabalan başlamışbr. 1845 yılında Mellîer samanı sudkostik ile pişirme üzerine bir patent almıştır. Alkali çözeltisinin lignini aşındırarak çözdüğü 19. yüzyılda İngiltere'de bulunmuştur. 1851 yılında Burgess ve Watt soda yöntemini geliştirmişlerdir. 1868-1874 yıllan arasında Amerika'da Tilghman kardeşler, İsviçre'de Eckman, Almanya'da Mîtscherlich bisülfit pişirme yöntemini bulmuşlardır. 1879 yılında Dahi sodyum karbonat yerine daha ucuz olan sodyum sülfat kullanarak ekonomi sağlamak isterken Mellieıin yöntemini geliştirerek sülfat (kraft) yöntemini bulmuştur(Aribert 1954, Clayton 1969).
Bütün bu buluşlann sonucunda eskiden paçavra ve samandan yapılan kağıt odundan da yapılmaya başlanmıştır. Odundan endüstriyel olarak kağıt yapımı 1870-1880 yıllanna rastladığına göre daha çok yeni sayılır.
İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra klor dioksitin ağartıcı olarak kullanılması sülfat yönteminin kullanımını artırmıştır. Böylece, tam ağartılmış sülfat kağıdı yapılabilmiştir. 1930larda gelişiminin doruğunda bulunan bisülfit yöntemi çevreyi sülfat yöntemine oranla 10 kat daha fazla kirlettiğinden terk edilmeye başlanmıştır. Sülfat yöntemi ise halen en fazla ve en yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Son yıllarda oksîjen-alkali yöntemi ile ağartma endüstriye geniş ölçüde girmeye başlamıştır. Ancak, odun yongalannın pişirilmesinde başaniı olamamışbr. Ancak, tahıl sapiannın pişirilmesinde daha başanlı sonuç vermektedir(Eroğlu 1980).
Kağıt makinesinin gelişiminde sağlanan ileri hız uyguiamalan, çalışma düzenliliği ve kontrol mekanizmalanndaki ilerlemeler bugünkü kağıt makinelerini yaratmışbr. Bu alanda sağlanan önemli gelişmeieri aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz.
• Kağıt makinesi üzerinde su uzaklaştınlmasını kolaylaştırmak için elek ve pres bölümlerinde emici silindir kullanılmaya başlanmışbr. İlk kez 1908 yılında İngiltere'de Millspogh Ltd. emici couch silindiri kullanımı üzerine bir patent almıştır. 1920lerde İse emici pres silindiri gazete kağıdı makinelerinde yaygın şekilde kullanılmaya başlanmış ve
?
makinenin hızını artırmıştır. Bugün, vakumlu silindirlerin safiha transferi amacıyla kullanılması yanında yivli ve delikli silindir de kullanılır olmuştur. *
• En önemli gelişmeler kağıt makinesinin ıslak parti kısmında olmuştur. 20. yüzyılın ortaiannda kağıt makinesi hızı arttıkça ortaya çıkan formasyon kusurları hava yastıklı ve hidrolik hamur kasalarının kullanılması ile aşılmıştır. Bu alanda ciddi gelişme 1940'larda sağlanmıştır.
• Fourdrinier kağıt makinesinde yüksek hızlarda ortaya çıkan sorunlar çift elekli kağıt makinelerinin 1970'lerde geliştirilmesi ile aşılmıştır. Böylece, 1970lerin başında kağıt makinesi pazannda yer etmeye başlayan çift elekli makineler eiek ve keçe yüzündeki farklı görünüm ve süzülme sorunlannın ortadan kaldınlmasını sağlamışbr.
• Sonsuz elekli makinenin emici silindiri ile ilk pres silindiri arasında kullanılan açık kaldırma yerine yüksek hızlı temizlik kağıdı makinelerinde kaldırma keçesi kullanılmaya başlanmıştan 1952'de A.B.D'de geleneksel uzun elek makinesi üzerine emici kaldırma silindiri yerleştirilmiştir.
• Kurutma partisinde safihadan su çıkanlmasında düzenliliği geliştirmek İçin tek keçeli safiha transferine geçilmiş olup ardından tek keçeli kurutmaya vakum uygulayan silindirler ve emme başlıklan yerleştirilmiştir. Böylece, kurutma partisi boyunca safiha sürekli desteklenmekte ve su çıkanlmasında düzenlilik sağlanmaktadır.
• Üretimin izlenmesinde bilgisayar kullanımı artış ve safihanın üretiminin tüm aşamalan proses kontrol sistemleri ile izlenmektedir. Bu da verimliliği artırmakta ve kaliteyi geliştirmektedir.
Bu gelişmeler sonucunda 1900lerin başında 200 m/dakikanın altında olan makine hızı, 1990larda gazete kağıdı üretiminde 1600 m/dakikaya, ince kağıt üretiminde 1200 m/dakikayı geçmiştir(Lindberg 2000).
1.2.4. TÜRKİYE'DE KAĞITÇILIĞIN TARİHÇESİ
Kağıt, lifsel yapıdaki bitkisel hücrelerin keçeleşmesiyle elde edilmektedir. Kağıda yapısından dolayı bir çeşit keçe diyebiliriz. Son araştırmalar keçenin Türkler tarafından türetilmiş ve yapılmış olduğunu göstermektedir. Türkler keçeyi çobanlıkta "Kepenek" adıyla anılan ve soğuğa karşı çok iyi koruma görevi yapan bir giysinin yapımında kullanmışlardır. Kepenek halen Anadolu'da bazı yörelerde çobanlar tarafından kullanılmaktadır. Hunke'nin "Avrupa'nın Üzerine Doğan islam Güneşi" adlı eserinde Tsai-Lun'nun kağıt yapımını buluşun da Türk kabilelerinin keçe yapımından esinlendiği belirtilmektedir (Hunke 1972). Nitekim, Orta Asya'da yapılan son araştırmalar bunu doğrulamaktadır(Mc Govern 1982, Eroğlu 1979, Kağıtçı 1977). Türkler ipek liflerinden tokmaklama tekniği ile elde ettikleri safihaya "Kakaf adını vermişlerdir. Ayrıca, manda etini tokmaklayarak elde ettikleri bir çeşit pastırmaya da "Kakaç" diyorlardı.
8
Kakat ve kakaç, kakmak fiilinden türemiş isimlerdir. Kakmak, vurmak, tokmaklamak anlamına gelir. Şemsettin Sami'nin "Kamusi Türki" adlı eserine göre kak sözcüğü kuru, kurutulmuş, kakırdayan anlamına gelir. Daha sonralan kakat sözcüğü kağat şeklini almış ve bu biçimiyle birçok Doğu diline geçmiştir. Bugün birçok dilde bu sözcüğün benzeri kelimeler kullanılmakta oiup Hintçe kagez, Japonca karni, Çince kokdz, kucih, kokci, İran, Afganistan ve Urdu dillerinde kağat, kakaz, kağad gibi isimler almıştır. Orta Asya'da pamuk bol olduğundan geçmişte Semerkant kenti pamuk ve pamuklu paçavralardan kağıt üretiminde önemli bir merkez olmuştur. Araplar Orta Asya'ya geldikleri zaman Semerkanfta ileri bir kağıt sanayii ile karşılaşmışlar ve böylece kağıtçılık İslam Dünyasına Türklerin sayesinde yayılmıştır. Haçlı seferleri sırasında da kağıtçılığın Avrupa'ya yayılmasında Türklerin rolü olduğunu son araştırmalar ortaya koymuştur.
Avrupa'nın ilk Kağıthaneleri başta Pamukkale olmak üzere Anadolu'da kurulmuş imalathanelerde yetişmiş ustalar aracılığıyla kurulmuştur. İlk Türk matbaasının gereksinmesini karşılamak İçin 1746 yılında Yalova'nın Elmalık köyü yakınındaki Hark deresi kenannda "Yalakabat Kağıthanesi" kurulmuştur. Halic'e dökülen iki derenin biri olan Kağıthane Deresi'ndeki kağıt imalathanesi Daye Hatun Camii yakınında kurulmuştur. Burası 1453 yılından III. Selim (1789-1908) zamanına kadar aralıklı olarak İşletilmiştir, n. Beyazıd zamanında (1477-1512) Bursa'da bir kağıthane bulunduğu devrin serî mahkeme sicillerinden anlaşı!maktadır(Kağıtçı 1977).
Sonsuz elek kağıt makinesi İtalya'ya 1843'de gelmiştir. Osmanlılar devrinde ilk kağıt fabrikası 1846 yılında özel sektör tarafından İzmir'in Halkapınar semtinde kurulmuştur. 19 Haziran 1890 yılında temeli ablan Hamidiye Kağıt Fabrikasının makineleri "Masson Scott" adlı İngiliz tarafından sağlanmıştır. Hammadde olarak saman ve paçavra kullanılmış, su gereksinmesi ise Beykoz Deresi'nden sağlanmıştır. Dört kağıt fabrikasından biri sigara kağıdı yapmakta idi. Üretimi durdurulan bu kağıt fabrikası daha sonra 1915 Ağustos'unda makinelerin bakır ve pirinç kısımlan savaş gereçleri yapımı gibi sudan bir nedenle tahrip edilmiş ve fabrika işlemez duruma getirilmiştir.
Cumhuriyet devrinde 1934 yılında İzmit Kağıt Fabrikası'nın temeli atılmıştır. 1938 yılında yapımı tamamlanan fabrikanın kuruluşu Sümerbank tarafından gerçekleştirilmiş, daha sonralan 1944, 1954, 1957, 1959 yıllannda yapılan eklemelerle genişletilmiştir. 1955 yılında çıkanlan bir yasayla SEKA, bir KİT kuruluşu haline getirilmiştir.
1970 yılında Zonguldak Çaycuma kraft kağıdı ve selüloz fabrikası, yine 1970 yılında Giresun (Aksu) mekanik hamur ve gazete kağıdı fabrikası, 1971 yılında Dalaman (Muğla) yazı tabi kağıdı, karton ve kağıthamuru fabrikası açılmıştır. 1979 yılında Afyon beyaz saman ve kamış kağıt hamuru fabrikası
9
ve 1981 yılında Balıkesir termomekanik hamur ve gazete kağıdı fabrikası açılmıştır. 1984 yılında ise SEKA Akdeniz(Silifke) kraft hamuru ve kraft liner üreten entegre tesisleri ile Kastamonu Müessesesi hizmete aglmışbr(Anonim 1993). Bu arada ülkemiz özel sektörü de kağıt sanayine birçok yabnm yapmış bugün için üretim kapasiteni 938 bin tona çıkarmışbr(Anonim 2000).
2000'H yıllarda SEKA'ya ait kağıt fabrikaları özelleştirilerek devlet sektörü kağıt sanayinden bütünüyle elini çekmiştir. Böylece, kağıt fabrikaları daha verimli ve rekabete açık çalışma olanağına kavuşmuşlardır. Bundan sonra, Türkiye'de kağıt sanayinin gelişmesi özel sektörün başarısına bağlı olacaktır.
1 0
BÖLÜM II
2. DÜNYA'DA ve TÜRKİYE'DE KAĞIT ENDÜSTRİSİ
2.1. DÜNYA'DA KAĞIT ENDÜSTRİSİ
2001 yılı verilerine göre dünya kağıt ve karton üretimi 318.147.000 ton olmuştur. Bunun 100.433.000 tonu Kuzey Amerika'da, 98.255.000 tonu Avrupa'da, 14.855.000 tonu Latin Amerika'da, 97.661.000 tonu Asya'da, 3.494.000 tonu Avustralya'da, 3.449.000 tonu Afrika'da üretilmiştir. Aynı yıl dünyada 179.374.000 ton kağıt hamuru üretilmiştir(PPI 2002). Tablo 2.1'de çeşitli ülkelerin 2001 yılındaki üretim miktarlan ve kişi başına düşen tüketim değerleri verilmiştir. Bir ülkenin gelişmişlik sının kişi başına 40 kg kağıt tüketiminden itibaren başlamaktadır.
- Geçmişte kağıt endüstrisi odun, su, hava ve enerji gibi girdileri bol ve ucuz olarak sağlayabilmiştir. Fakat, son yıllarda bu girdilerin fiyarJan hızlı "bir şekilde artmışbr. Bu yüzden, kaynaklann daha etkili ve ekonomik kullanımı bir zorunluluk olmuştur. Günümüzde ve gelecekte kağıt endüstrisi üç ana sorunla karşı karşıyadır.
1. Hammadde temini, 2. Enerji tüketiminin azalblması, rasyonel kullanımı ve değişik enerji
kaynakianndan yararlanma, 3. Çevre kirlenmesinin en az düzeye indirilmesi, az kirleten tekniklerin
gellştirilmesi(Eroğlu 1980).
Bu sorunlar içinde en önemlisi kuşkusuz hammadde teminidir. Çünkü, 1 ton hamur üretimi için beyaz kraftta 5.2 m 3 , esmer kraft ign 4.8 m 3 , TMP için 2.8 m 3 , mekanik odun hamurunda ise 2.4 m 3 odun gereklidir.
Yeryüzünde mevcut olan 3.523 milyar hektar ormanın 155 milyon hektan Avrupa'da, 457 milyon hektan Kuzey Amerika'da, 520 milyon hektan da Afrika'da bulunmaktadır. 1995 yılı verilerine göre kağıt endüstrisinin ana hammadde kaynağını oluşturan ormanlann servet ve alan dağılımı Tablo 2.2'de veriimlştir{Persson and Janz 1997). Dünyada 1980 yılında 4.44 milyar insan yaşarken ormanlık alan 3.61 milyar hektar olup odun tüketimi 2.93 milyar m3 düzeyinden 2000 yılında nüfus 6.18 milyar olurken ormanlık alan 3.25 milyar hektar ve odun tüketimi 4.09 milyar m3 olarak gerçekleşmiştir. Dünya nüfusundaki ve odun tüketimindeki artışın gelecek yıllarda da devam edeceği buna karşılık dünya orman alanlannda ise azalma gözleneceği tahmin edilmektedir(Diesen 1998).
Hammadde sorununun çözümünde bazı olanaklar mevcut olup bunlar aşağıda ele alınarak incelenecektir.
1 1
Tablo 2.1. 2001 yılı verilerine göre çeşitli ülkelerin kağıt-karton üretim mlktarian ve kişi başına tüketim(PPI 2002 annual reviev/dan özetlenerek alınmıştır).
Ülke Nüfus Üretim Tüketim Kişi başına Fabrika Kapasite Adı Milyon Bin ton Bin ton tüketim kg sayısı Bin ton A.B.D. 284.797 80.747 87.921 324 499 93.040
Japonya 127.000 30.731 30.836 242 464 34.279
Çn Halk Cum. 1.285.000 33.400 37.581 29 4.700 36.000
Kanada 31.082 19.686 7.875 250 101 21.663
Almanya 82.371 17.879 18.543 225 195 20.246
Finlandiya S.200 12.503 1.386 194 46 14.605
İsveç 8.900 10.534 2.463 247 48 11.084
Fransa 59.000 9.630 10.876 183 129 11.700
Güney Kore 47.100 9.724 7.850 159 123 11.253
İtalya 57.900 8.924 10.734 185 201 10.200
Endonezya 210.000 6.951 4.862 23.6 77 9.904
Brezilya 174.000 7.354 6.618 38 196 8.338
İngiltere 60.900 6.204 12.516 206 83 6.890
Rusya 146.100 5.599 3.718 38 89 7.600
İspanya 4 0 5 0 0 S.132 6.398 158 132 5.545
Tayvan 22.400 4.211 4.512 201 116 5.250
Avusturya 8.100 4.250 2.103 241 30 4.695
Meksika 99.500 3.811 5.313 53 61 4.967
Hindistan 1.025.000 4.049 4.444 5 395 5.400
Hollanda 16.000 3.174 3.355 227 27 3.556
Avustralya 19.300 2.656 3.661 193 21 2.650
Norveç 4.500 2.291 797 228 14 2.596
Polonya 38.800 1.952 2.422 63.6 35 2.000
İsviçre 7.258 1.750 1.687 232 22 1.900
Belçika 10.260 1.659 3.380 295 15 1.865 Türidye 6 6 . 0 0 0 1 .513 2 . 0 1 7 3 1 3 6 2 . 1 5 5
Portekiz 10.350 1.419 1.007 108 60 1.436
Danimarka 5.300 383 1.806 270 3 420
Yunanistan 10.600 495 1.234 , 83 22 505
Çek Cum. 10.287 873 992 96 36 960
Bulgaristan 8.000 90 126 17 11 460
Macaristan 10.100 492 701 70 9 510
Romanya 22.600 395 482 21 16 5B0
• Boş alanlar ağaçlandıniarak odun hammaddesi üretiminin artırılması. Bu konudaki çalışmalar yetersiz olup dünyada en önemli ağaçlandırma çalışmaları A.B.D. de ve özellikle Güney eyaletlerde yapılan 8 milyon hektarlık ibreli ağaçlandırması, çoğu Brezilya'dakİ okaliptüs ağaçlandırmasından oluşan Latin Amerika'daki 5 milyon hektarlık ağaçlandırma çalışmaları ve geri kalan ülkelerde gerçekleştirilen 6 milyon hektarlık ağaçlandırma çalışmalarıdır. Çin
12
Halk Cumhuriyetinde 1949-1979 yıllan arasında 30 milyon hektarlık ağaçlandırma yaparak orman varlığını %8.6'dan %12.7'ye çıkarmıştır. 2000 yılında arman varlığının %20'nln üzerine çıkması bekienmektedir(Günay 1984). Diğer taraftan, Avrupa'da 1990-2000 yıllan arasında ormanlık alanda 9 milyon hektarlık bir artış o!muştur(Anonim 2003).
Kağıtlık odun hammaddesinin dünya ortalama fiyab 1980 yılında 36 dolar/m3 iken 1991 yılında 46 dolar/m3 olarak gerçekleşmiştir. Buna göre kağıtlık odun fiyab on yıllık sürede %34 artış kaydetmiştir. Bu durum, kağıtlık oduna olan talebin odun üretim artışından daha fazla artması sonucu ortaya çıkmıştır. Ancak, 1991 yılı fiyarJan dikkate alındığında bölgeler arasında da çok fazla farklılıklar görülecektir. Örneğin, Güney Amerika'da 35 dolar/m3, Rusya'da 40 dolar/m 3 İken Afrika'da 74 dolar/m3 ve Okyanusya'da 60 dolar/m3 olarak gerçekleşmiştir(Anonlm 1995). Oysa, 1984 yılında kerestelik tomruk 72-110 dolar/m 3, kağıtlık yonga 55-82 dolar/m3, kavak odunu yongası 44 dolar/m 3; enerji odunu 36-75 dolar/m3'dü(Ranney 1985).
Tablo 2.2.1995 yılı Dünya ormanlannın servet ve alan olarak dağılımı(Perrson and Janz 1997).
Bölgeler Toprak alanı Ormanlık alan Odun serveti (Milyon hektar) (Milyon hektar) (Milyar m 31990)
Avrupa 551 155 19.3 Kuzey Amerika 1838 457 53.4 Afrika 2937 520 55.7 Asya-Pasifik 2614 482 55.2 Latin Amerika 2017 950 109.4 Rusya 2195 816 84.2
Toplam 12981 3523 3220
• Tüm ağaç kullanımı, ağacın kök, gövde, dallar gibi(biomas) tamamının kullanılması da hammadde sorununun çözümüne önemli ölçüde yardımcı olacakbr(Marton et al . 1976).
• Eski kağıtlann kullanım oranının artınlması da hammadde sorununu çözmede yardıma olacaktır. Abk kağıtlann değerlendirilmesi konusunda son yıllarda çok ciddi gelişmeler ortaya konuimuş olup bugün için abk kağıt geri kazanımı dünyada 145.915.000 tona ulaşmışbr. Aşağıdaki Tablo 2.3'de 2001 yılı için dünyada atık kağıt geri kazanımı, ihracab ve ithalab verilmlştir(Anonim 2002).
Aynı yıl için ülkemizde 860.000 ton abk kağıt geri kazanılmış olup ithalat ve ihracat yok denecek kadar azdır. Ülkemizde 2001 yılında 1.513.000 ton kağıt ve karton üretildiği göz önüne alınacak olursa abk kağıt kullanımının kağıt ve karton üretiminde payı %56'a ulaşmış
1 3
bulunmaktadır. Dünyada 1990ların ortasında kağıt sanayinin ihtiyaç duyduğu toplam hammadde miktarı yaklaşık olarak 320 milyon ton olup bunun %551 odun esaslı hammaddelerden, %30 'u abk kağıttan, %22'si mineral ve kimyasallardan ve %3'ü de yıllık bitki lirlerinden oluşmaktadır (Diesen 1998).
Tablo 2.3. 2001 yılı için dünyada atık kağıt geri kazanımı, ihracatı ve ithalatı.
Bölgeler Geri kazanma ihracat ithalat (1.000 ton) (1.000 ton) (1.000 ton)
Avrupa 45.434 14.965 11.065 Kuzey Amerika 45.589 2.039 9.912 Afrika 1.289 154 15 Asya-Pasifik 46.979 14.837 2.611 Latin Amerika 6.625 1.637 36 Toplam 145.915 33.633 23.639
• Diğer taraftan, dünyada tanmsal arükiaVti&e bazı yıllık bitkilerin çok büyük bir kısmı henüz kullanılmamaktadır. Gelecekte odun hammaddesi kaynaklannın yetersiz kalması söz konusu olacağından bu maddeler kağıtlık hammadde sorununun çözümünde önemli bir rol oynayabilirler. Dünyada toplanabilir tahıl saplan miktan 880 milyon ton olarak tahmin edilmekte olup bunun 550 milyonu buğday, 180 milyonu pirinç, 60 milyonu çavdar, 50 milyonu yulaf, 40 milyon tonu ise arpa sapıdır. Bu miktarlann %10'nun bile kullanılması kağıt ve karton açığının kapatalmasında önemli bir rol oynayabilir(Atchison 1973, Eroğlu 1980). Halen dünyada kağıt yapımı için kullanılan lifsel maddelerin ancak %5 kadannı tanmsal artıklar oluşturmaktadır. Ülkemizde ise yıllık bitki sapı üreb'm potansiyeli 40-45 milyon ton kadar olup bunun içinde 29 milyon tonla buğday sapı ilk sırayı almaktadır(Anonlm 2000A).
Bir kağıt fabrikasında verimliliği etkileyen birçok faktörden söz edilebilir. Bu faktörlerin önemlileri, global faktörler, bölgesel faktörler ve fabrika yapısı, pazar faktörleri ve fabrika çalışması ile ilgili faktörler olarak 4 grup alfanda toplanabilir. Global faktörler içinde endüstrinin dünyadaki durumu, ürün fiyattan, genel ekonomik yapı, bölgesel faktörler ve fabrika yapısı içinde odun fiyatlan, enerji maliyeti, fabrika yapısı, çeşit yapısı, makine kapasitesi sayılabilir. Aynca; saüş ağı, müşteri yapısı, servis yeteneği ve ürün kalitesi pazarla ilgili faktörleri oluştururken kapasite kullanım oranı, çalışma etkinliği, yatanm politikası, ürün dizaynı ve kalitesi, kağıdın bileşimi ise fabrika çalışmasını etkileyen alt etkin faktörleri oluşturmaktadır(Sundholm 2000).
Kağrthamuru ve kağıt endüstrisi enerji entansif bir endüstri olup tüketim yönünden diğer endüstriler arasında üçüncü sırayı almaktadır. Bir kağıt hamuru fabrikasında kullanılan ısı miktannın %30 'u buharlaştırmada,
14
%25' i kurutmada(entegre tesislerde kurutma yoktur ve bu tesisler %50 kadar daha az enerji tüketirler), %20'si pişirme ve yıkamada, %10 'u ağartmada, %10 'u geri kazanma ve enerji üretiminde, %5 ' i İse diğer amaçlarla tüketilir. Kullanılan elektrik enerjisinin ise %24'ü ağartma ve ağarbcı üretiminde, %20'si kurutmada, % 18'i elemede, %13'ü geri kazanma ve elektrik üretiminde, %10 'u antmada, %6'sı pişirme ve yıkamada, %5 ' i odun hazırlamada, %4'ü ise diğer işlemlerde kulIanılmaktadır(Kari Kaİramo 1980). 1972-1985 yıllan arasında Amerikan kağıt endüstrisi fuel oil tüketimini %61 azalbrken üretimi %30 artırmıştır. Böylece, enerjide kendi kendine yeterlilik %40'dan %55'e yükselmiştir(Jllnn 1985).
Ülkemiz kağıt sanayinin kullanıldığı enerji maliyetleri bakımından Avrupa ülkelerine göre çok yüksek maliyetle enerji kullanan bir ülkedir. Örneğin; İsveç 3,4 cents/Kvvh, Norveç ve Kanada 3,5 cents/Kwh, A.B.D 4,4 cents/Kvvh, Fransa 4,9 cents/Kwh,Belçika, Finlandiya, İngiltere 5,5 cents/Kwh, AB ortalaması 5,1 cents/Kvvh, Türkiye 7,7 cents/Kwh. Buna göre ülkemiz kağıt sektörü enerjiyi AB ülkelerine göre %40-80 daha pahalı kullanmaktadır(Anonim 2000). Aşağıda Tablo 2.4'de değişik kağıt türlerinin elde edilmesinde kullanılan enerji ve su giderleri görülmektedir. Genel oiarak, su tüketimi ton başına 10 m 3 'e kadar azaltılmış olup, ton başına tüketilen enerji miktan ise kağıt türüne göre oldukça değişme göstermektedir(Sundhlom 2000).
Tablo 2.4. Değişik kağıt üretimleri için kullanılan enerji ve su miktarlan. Kağıt Türü Makine
Hızı (m)
Bobin
genişliği
<m)
Enerji tüketimi
(kWh/ton)
S u
tüketimi
(m 1 )
l a
Tüketimi
(Gl/ton) Gazete Kağıdı 1800 9.6 700 9 3.5 Düşük kuşeii kağıt 1800 9.8 800 11 3.5 Kuşeîenmemîş kağıt 1600 9.8 590 8 4.8 Testliner <1500 <10 450 5 4.7 ; Karton 900 8.2 850 10 6.0 Temizlik 2200 7.6 1100 12 3
Gazete kağıdı üretiminde ise kullanılan ısı enerjisinin %93'ü kağıt makinesinde, % 5 ' i enerji merkezinde ve %2's i diğer işlemlerde sarf edilmektedir. Elektrik enerjisinin İse %58 ' i mekanik hamur üretiminde, %18' i hamur elemede, %18 ' i kağıt makinesinde, %7'sî enerji üretiminde , diğerleri de %2'sini kullanmaktadırlar! Kairamo 1980). Enerjinin özellikle fazla tüketildiği yerlerde önlemler alınarak enerji tüketimi önemli oranda azaltılabilir. Kağıt endüstri çok enerji tüketmekle beraber enerjisinin %50'den fazlasını kendisi üretir. Ancak, geri kalanı satın alınan enerjidir. Alınan önlemlerle ve yeni yöntemlerle bu oran daha da artacaktır.
r Kağıt endüstrisinin bir diğer özelliği de yabnm maliyeti yönünden son
15
derece entansif bir endüstri olmasıdır. 1965 yılından 1982'ye kadar dünyada yabnm giderleri 5 kat artmış ve enflasyon oranının üzerinde olmuştur. Bu durum altyapı yönünden ve yetişmiş personel yönünden fakir oian ülkelerde daha da kötü olup yabnm maliyetleri yerel durumlara göre 5 kahna varan oranlarda daha yüksek olmaktadır. Yabnm maliyetlerinde bir diğer unsur da kapasite olmaktadır.
Aşağıda çeşitli kağtthamuru ve kağıt üretimi için 1996 yılı sonu İçin öngörülen uygun kapasite büyüklükleri ve yatınm tutarlan verilmişb'r(DIesen 1998).
Kapasite Yatırım tutan (ton/yıl) (milyon $)
İbreli kimyasal hamur 550.000 780 Gazete kağıdı 280.000 540 Hafif kuşeli kağıt 370.000 590 Odun içermeyen kuşe kağıt 360.000 540 Odun içermeyen kuşelenmemiş kağıt 340.000 430
Gelişmekte olan ülkelerde pazarlama olanaklannın zayıflığı yanında, dünya pazarlanna taşıma pahalı olmakta, yakıt, kimyasal madde ve yedek parçalann depolanması zorunluluğu maliyeti artırmaktadır. Sermaye piyasası gelişmediğinden ve kağıt endüstrisi büyük yabnm gerektirdiğinden devletin kaynakları hemen hemen esas kapital kaynağını oluşturmaktadır. 1980 yılı verilerine göre bir ton/yıl kapasite için yabnm maliyeti ağartılmış kraft için 850 dolar, ağartılmamış kraft için 600 dolar, TMP için 100 dolar ve mekanik hamur için 100 dolar olmuştur.
Yıllık 500.000 ton /yıl kapasite ibreli kimyasal hamur fabrikası ile 450.000 ton/yıl kapasiteli bir gazete kağıdı fabrikasındaki maliyet yapısı karşılaşbrmalı olarak aşağıda verilmiştir(Diesen 1998).
Maliyet Kalemleri, (%) Kimyasal Hamur Gazete Kağıdı
Hammadde(Odun/Atık Kağıt 31.0 23.8 Kimyasallar 7.9 6.7 Enerji ve ambalaj malz. 0.7 15.2 İşletme ve bakım materyali 15.9 9.1 İşçilik 3.3 13.7 Sermaye maliyeti 36.2 27.2 Diğer 5.0 4.3
Bugün dünyada maliyetlerin dağılımı büyük ölçüde mahalli koşullara bağlı olmakta ve büyük değişiklikler söz konusu olmaktadır. Hammadde ve enerji giderleri %52-69, işçilik giderleri %8-37, dağıbm giderieri %2.7-10, diğer maliyetler İse %4.2-40.5 arasında değişmektedir. 1981 değerlerine
1 6
göre değişik hamurlann üretim maliyetleri de Tablo 2.5'de verilmiştir.
Tablo 2.S. Dec işik hamurlanın üretim maliyetleri kalemleri Ağartılmış Esmer TMP Mekanik
Kraft Kraft Hamur Odun 200 180 80 75 Kapital 146 90 40 40 Enerji 17 17 50 45 Diğer 37 33 10 10 Toplam(Dolar) 400 320 180 170
Ucuz kağıt üretiminde önemli etkenlerden birisi de kağıt hamuru fabrikasının yıllık kapasitesinin yüksek olmasıdır. Günlük kapasitesi 300 tondan aşağı olan fabrikalann hemen hiçbir dünya pazannda ekonomik rekabet şansı yoktur. Aşağıda günlük üreb'm kapasitesine göre bir ton kağıt üreb'ml için maliyet indeksleri verilmiştir.
Türkiye'de kağıt dünya ölçülerine göre oldukça pahalı üretilmektedir. Bunun nedenlerini; kapasite düşüklüğü, kötü işletmecilik, fazla personel kullanımı, yetersiz teknik personel kullanımı, eski teknoloji kullanımı, altyapı yetersizliği, pahalı üretimin nedenleri üzerinde durulmaması olarak sayabiliriz. Tablo 2.6'da kapasiteye bağlı olarak maliyet artışı görülmektedir(Södestrom 1981).
Tablo 2.6. Fabrika kapasitesi ile maliyet ilişkisi. Kapasite Maliyet indeksi ton/gün 1 ton hamur için
250 100 500 67 800 55 925 50 1000 47
2.2. TÜRKİYE'DE KAĞIT ENDÜSTRİSİ
2.2.1. DEVLET SEKTÖRÜ
Türkiye'de kağıt tüketimi ileri düzeydeki birçok ülkeye oranla azdır ve bulunması gereken düzeye ulaşamamıştır. Bu durum Tablo 2.1'de görülmekte olup ülkemizin kağıt üretimi ancak 1.5 milyon tonu geçmiş olmasına rağmen tüketimi 2 milyon tonu biraz aşmışbr. Bununla birlikte tüketim artmakta ve zaman zaman dışalım yapılması gerekmekte bu da döviz kaybına neden olmaktadır. Bu nedenle yakın gelecekte yeni hammadde kaynaklannın değerlendirilmesi ve ryenl tesislerin kurulması kaçınılmaz olacaktır. Türkiye'de kağıtçılıkta devlet sektörünü SEKA temsil etmekteydi.
37
Ancak, 20001i yılların başlarında yapılan özelleştirmeler sonucu SEKA, dolayısıyla devlet sektörü kağıt sanayinden büyük ölçüde çekilmiştir. Elde kalan 2 tesisin de özelleştirilmesi sonucu bütünüyle sektörden çekilecektir. Böylece, SEKA'ya ait kağıt fabrikaları daha verimli çalışma olanağı bulmuştur. Haten Kamuya ait oian tesislerin kapasite ve üretim durumian 2003 yılı sonu itibariyle Tablo 2.7'de verilmiştir.
Tablo 2.7. SEKA'ya bağlı olarak çalışan teslsjer ve üretim durumian Tesis Adı Üretim mik.(ton/yıl) Üretim Türü izmit Tesisleri 120.000 Değişik kağıt-karton Akdeniz Tesisleri 155.000 Kraft liner
Tablodan görüldüğü üzere ülkemizde kamuya ait olan kağıt ve karton üretim kapasitesi özelleştirmeler sonucu 275.000 ton'a düşmüştür.
2 .2 .2 . ÖZEL SEKTÖR
Türkiye'de özel sektör son yıllarda büyük gelişmeler göstermiş olup 1982 yılında özel sektör tarafından sağlanan üretim 250.000 ton/yıl dolayın da iken bugün 1.540.200 tonu geçmiştir. Tablo 2.8'de özel sektöre ait önemli bazı kağıt ve karton fabrikalan ile üretim kapasiteleri ve çeşitleri verilmiştir.
2.2.3. TÜRKİYE'DE KAĞIT ENDÜSTRİSİNİN HAMMADDE DURUMU
Türkiye'de ormanlann kapladığı alan 20.712.894 milyon hektar olup bu ormanlık alanın ancak %39.4'ü verimli orman niteliğindedir. Bunun %54'ü ibreli, %46'sı yapraklı ağaçlardan oluşmakta ve genel ormanlık alanın 11.075.594 hektan ibreli koru ormanı, 3.207.717 hektan yapraklı koru ormanı, 33.501 hektan ibreli baltalık ve 6.396.082 hektan yapraklı baltalık ormanıdır. Ormanlarımızın dikili ağaç serveti 1.186.428.000 m3 olup bu mlktann 787.338.000 m3'ü İbreli ağaçlardan okışmaktadır. Yıllık artım miktarı koru ormanlannda 27.957.000 m3 baltalık ormanlannda 6.042.000 m3'dür. Toplam artım miktarı 33.999.000 rh 3 olup bunun 20.727.000 m^ü ibreli, 13.272.000 m3'ü yapraklı türlerden oluşmaktadır. Yıllık eta miktan ise koru ormanlannda 12.214.000 m 3 , baltalık ormanlannda 5.884.000 m 3 olmak üzere toplam 18.098.000 m3'dür(Konukçu 1998). 1973 yılı verilerine ait sonuçlan yansıtan ve 1980 yılı Orman Genel Müdürlüğü (OGM) Envanterinde yer aldığı şeklî ile ormanlanmızın dikili ağaç serveti 758.732.197 m 3 , amenajman planlarında verilen eta miktan 22.498.000 m 3 olarak görüimektedir(Anonim 1980). Buna göre, geçen sürede ormanlanmızın dikili ağaç servetinin arttığı, buna karşın yıllık eta mîktannın azaldığı gibi bir sonuç ortaya çıkmaktadır. Oysa, ormanlanmızda dikili ağaç servetinin belirlenmesinde geçmiş yıllara göre son yıllarda kullanılan yeni teknikler sayesinde daha gerçekçi tahmin yapmak mümkün hale gelmiştir. Aynca,
1 8
1973 yılından beri gkanlan değişik kanunlar nedeniyle 421.000 hektarlık alan da orman sınırlan dışına çıkanlmışbr.
Tablo 2.8. Özel sektöre alt kurulu ve kurulmakta olan tesisler. Kuruluşun Adresi Üretim Türü 1998 yılı
Adresi kapasite İpek Kağıt Karamürsel Temizlik kağıdı 35.000 Kartonsan Kullar Köy/İzmit Karton 155.000 Omluksa Edime Oluklu mukavva 55.000 Toprak Kağıt Bozöyük/Bilecik Yazı Tabı-temizlik 62.886 Viking Aliağa/İzmir Çeşitli kağıt 25.000 Tire-Kutsan İzmir Oluklu mukavva 90.000 Marmara Bilecik Oluklu mukavva 50.000 Meteksan Muratlı/Tekirdağ Oluklu mukavva 24.000 Meteksan Ankara Yazı-Tabı+ karton 29.000 M.Karton Çorlu/Tekirdağ Oluklu mukavva 90.000 Çopîkas Çorum Oluklu mukavva 14.500 Dentaş Deniziî Oluklu mukavva 24.000 Selkasan Manisa Oluklu mukavva 55.000 K.Maraş K.Maraş Oluklu mukavva 110.000 Akasan Adana Oluklu mukavva 30.000 Aklim İzmir Oluklu mukavva 55.000 Halkalı İstanbul Oluklu mukavva 60.000 Kombasan Konya Yazı-tabı kağıdı 45.000 Kombasan Tekirdağ Karton 35.000 Mopak İzmir Yazı-Tabı kağıdı 36.000 Gürsoylar Çorum Oluklu mukavva 30.000 Ve-ge İzmir Yazı-Tabı kağıdı 20.000 Trakya Çorlu Karton+Temİzlik kağıdı 18.000 Uçal İstanbul Sargılık+temizlik+Karton 13.000 Parteks Adana Oluklu mukavva 10.000 Levent İzmir Çeşitli kağıt-karton 7.000 Simka Kayseri Çeşitli kağıt-karton 6.000 Korsel Eskişehir Karton 6.000 Ozalbn Adana Oluklu mukavva 5.000 Ürün İzmir Temizlik kağıdı 5.000 Cılkız Gaziantep Karton 4.000 Oyka Çaycuma Kraft torba kağıdı 75.000 Mopak Dalaman Çeşitli Kağıt-karton 75.000 Aksu Giresun Gazete kağıdı 82.500 Mopak Kastamonu Sigara kağıdı 10.200 Albayraklar Balıkesir Gazete Kağıdı 100.000
1998 yılı ile 2002 yıllan arasında yapılan yatınmlarla ülkemizin kağıt-karton üretim kapasitesi 2 milyon tonu geçmiştir.
19
1997 yılında ülkemizde 13.033.000 m3'ü endüstriyel, 18.300.000 m3'ü yakacak olmak üzere toplam 31.333.000 m3 odun üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu üretim içersinde 2.981.000 m3'ü özel ormanlardan sağlanmıştır. Aynı dönemde ülkemizde 11.530.000 m3'ü endüstriyel odun, 18.300.000 m3'ü yakacak olmak üzere toplam 29.830.000 m3 odun tüketilmiştir. Belirtilen yıl için 2.000.000 m3 odun dış alımı yapılmış olup tüketilmeden bir sonraki yıla da 2.000.000 m 3 odun devretmlştir{Konukçu 1998, Anonim 1998-1). Görüldüğü üzere, ormanlarımızdan amenajman planlannda öngörülen miktardan daha fazla odun üretimi yapılmaktadır. Bunun gelecekte sektör için yaratacağı odun hammaddesi sıkınbsı çok daha büyük boyutta olacaktır. Ancak, burada verilen rakamlara yasal olmayan kesimlerde dahil edilmiştir.
Türkiye'nin orman kaynaklan sınırlı olup son yıllarda üretim tüketimi karşılayamaz duruma gelmiştir. Yakın gelecekte ise açık daha da büyüyecektir Bu durumda alınabilecek önlemler: Yakacak odunun kağıtlık hammadde olarak kullanılması, hızlı büyüyen türlerle ağaçlandırmalara gitmek, kağıtlık hammadde sağlayan ormanlar kurmak, boş alanlan ağaçlandırarak ormanlann kalitesini ve verimini artırmaktır.
Bundan başka tanm arbklan kağıtlık hammadde ve kısa lif üretimi için kullanılabilecek önemli bir hammadde kaynağı oluşturmaktadır. Türkiye için buğdayda ortalama tane verimi %32-33 dolayında olup tane/sap oranı 1/2 olarak alınabilir(Genç 1977). Diğer taraftan F.A.0. tarafından verilen değerlere göre saman/tane oranı buğdayda 2,6/1, arpada 1,6/1, çavdarda 3,5/1,. pirinçte 1,4/1 dir(F.A.0. 1953). Buna göre, Tablo 2.9'da ülkemizin 2000 yılı için tahıl sap üretim potansiyeli verilmiştin^Anonim 2000A).
Tablo 2.9. Ülkemizin tahıl sapı üretim potansiyeli. Tahıllar Ekilen
Alanfhek.) Verim(k q/hek.)
Dane Üreüml(ton)
Sap Ürerjmt(tan) Toplanabilir sap ûr. (ton)
Buğday 9.400.000 2.293 21.000.000 42.000.000 29.400.000 Arpa 3.629.000 2.274 8.000.000 16.000.000 11.200.000 Çavdar 147.000 1.770 260.000 520.000 364.000 Mısır 555.000 4.160 2.300.000 4.600.000 3.220.000 Tütün 236.569 847 200.280 - -Pamuk - 1.345 879.940 - -Ayçiçeği 542.000 1.482 800.000 - -
Özellikle bu tip geçirgen maddelere uygulanması etkili ve ucuz, daha İyi sonuç veren Oksijen-Soda yönteminin uygulanması ilerde Türkiye'nin kağıt sorununu çözmede büyük ölçüde yardıma olabilir. Bu yöntemde verim %45-47 dolayında olup bir ton samandan 450-470 kg kağıt hamuru elde edilebilmektedir. Toplam saman üretiminin %5 gibi bir kısmının bile kullanılması sorunun çözümüne büyük katkılarda buIunacaknr(Eroğlu 1980 ).
Samandan kağıthamuru üretiminde en büyük güçlüklerden birisi de
20
taşıma güçlüğüdür. Türkiye'de saman üretimi belirli birkaç bölgede toplandığına göre bu bakımdan da önemli avantajlara sahiptir, örneğin Konya ilinde buğday samanı üretimi 3,9 milyon ton, Ankara'da 2,9 milyon ton olup, birbirine sınır oluşturan iki il toplamı ise 6,8 milyon tondur Aynca, Adana ilinde 1,7 milyon ton, Tekirdağ'da 1,2 milyon ton, Edirne'de 1,1 milyon ton, Çorum' da 0,8, Eskişehir'de 0,8, Diyarbakır'da 0,8, Mardin'de 0,8, Urfa'da 0,7 milyon ton dolaylannda buğday sapı üretilmektedir.
Diğer taraftan, pamuk sapı, ayçiçeği sapı, göl kamışı, haşhaş sapı, mısır sapı gibi kağıt hamuru yapımına uygun olabilecek ve genellikle değerlendirilmeyen tanm arbklanndan da kağıt hamuru üretiminde yararlanılabilir.
21
BÖLÜM III 3. SU TEMİNİ-KULLANIMI ve IÖUJTESİ
3.1. SUYUN KİMYASAL YAPISI ve ÖZELLİKLERİ
Kimyasal olarak su bir atom oksijen ve iki atom hidrojenden oluşur. Fakat, Şekil 3.1'de görüldüğü gibi atomların uzayda dizilişi rastlantıya bağlı olmayıp üç atom arasında 106°1ik bir açı vardır(Viiars 1978). Kükürt atomu oksijenle aynı özelliğe sahip olduğu halde, bir kükürt bileşiği olan ve molekül ağırlığı 34 olan H 2 S bir gazdır. Çünkü, kükürtün negatifllği oksijenin 2/3'ü kadardır ve ancak -61 °C'de sıvılaşır. Oysa, kuvvetli çekim dolayısıyla molekül ağırlığı 18 olan H z O normal sıcaklıkta sıvıdır (Clark 1978). Sonuç olarak, oksijen ve hidrojenin meydana getirdiği su hayabn kaynağı ve kendine has özellikleri olan bir bileşiktir.
Su molekülünün oksijen atomu diğer iki hidrojen atomunun eiektronlannı büyük bir kuvvetle çekme özelliğine sahiptir. Böylece, hidrojen atomu eksi yüklü eiektronlannı kaybederek artı yük kazanır. Buna karşılık, oksijen eksi yüklü hale dönüşür. Bu şekilde, su molekülünün artı yüklü hidrojen iyonlan bir başka molekülün eksi yüklü oksijen iyonunu kendine çekebilir ve bu çekime konu olan molekül bizzat su molekülü de olabilir. Örneğin, buz halinde iken su molekülleri birbirlerini kuvvetle çekerler. Sıcaklık artıp sıvı haline geçince bağ sayısı azalır. Dolayısıyla, çekme kuvveti de azalır. Eğer, sıcaklık daha fazla arbnlırsa su buhar haline geçer ve moleküller bağımsız olarak hareket ederler. Kısaca, moleküllerin hareketliliği artınca moleküller arasındaki bağlar kopar. Hareketlilik azalırsa bağlar yeniden oluşur ve su, buz dediğimiz rijit bir sistem olan yeni bir yapı oluşturur. Şekil 3.2'de görüldüğü üzere suyun kendi içinde (özellikle buz hail) ve hidrofil özellikteki diğer (selüloz gibi) maddelerle oluşturduğu bağlara hidrojen bağı denirfVilars 1978, Eroğlu 1979).
Oks i j en H idro j en S u Tabaka la r d o y g u n halde
8 E l ek t ron s# 1 E lek t ron x
2 E l ek t ron O 1 E l ek t ron O e k t i k eks ik
Şekil 3.1. Suyun kimyasal yapısı.
22
Suyun 106° açı ile bir tarafta iki hidrojen, diğer tarafta oksijen atomu bulunması ile oluşan asimetrik hail elektriksel yüklerin merkezinde bir dengesizlik hali oluşturur. Bu nedenle su molekülü diğer moleküller karşısında iki kutuplu bir mıknahs gibi davranır ve oluşan bağlara polar bağlar denir.
Şekil 3.2. Hidrojen bağlan.
Bir lifin diğer bir life hidrojen bağlan aracılığıyla bağlanabilmesi için ihtiyaç duyulan lifin yüzeyindeki hidrojen grupiannın varlığı ve suyun polarlığıdır. Bu nedenle, kağıt üretiminde yapıya tutkal veya herhangi bir yapışbna ilave etmeden bu polarlıktan yararlanılmak lstenir(Kline 1982).
Hidrojen veya polar bağ adı verilen sekonder özellikteki bağlar, atomlar arasında oluşan kimyasal bağlardan yani kovalent bağlardan daha zayıftır. Hidrojen bağlannın enerjisi 1-5 Kcal/moi, iyonik bağlannki 5-20 Kcal/mol, su molekülünü oluşturan kimyasal bağın gücü ise 114 Kcal/mol'dür. Selüloz ve glukoz'daki H-C bağının enerjisi 99 Kcal/moi'dür. C-C bağının 88 Kcal/mol, glikoz ünitelerini birleştiren C-0 bağlannın enerjisi ise 70 Kcal/mol'dür. Bağlann koparılması, kağıdın kurutulmasında olduğu gibi ısı şeklinde enerji verilmesiyle olur(Vilars 1978, Neogl et a l . 1980, Clark 1978). Değişik sayıda su molekülü içeren farklı uzunluğa sahip birbirine komşu lif yüzeylerinin hidrojen bağlan ile birbirine bağlı olması selüloz yüzeyinde varolan ve çok kuvvetli bağlanma gösteren su moleküllerinin varlığı ile açıklanabilir. Burada su molekülünün sayısı arttıkça daha uzun ve daha zayıf bağlanma oluşur. Burada bağlanmanın bireysel zincirlerde oluşmadığı; fakat, birbirine bağlı su moleküllerinin sürekli bir ağsı yapısında olduğu düşünülmelidir. Örneğin kuru kağıt ve %50 bağıl neme sahip İki kağıt ömeğl düşünüldüğünde bağlanmaya kablan su molekülü sayısının arttığı, bağ enerjisinin yani bağlanma direncinin 5 kg/mol'dan yaklaşık sıfıra düştüğü görülecektir(Clark 1984).
Su molekülünün asimetrik yapısı kağıtçılık için çok büyük bir öneme sahiptir. Çünkü;
1. Su molekülü selüloz, hemiselüloz ve nişasta gibi maddeler karşısında, bu maddelerin OH gruplan içermeleri nedeniyle küçük bir mıknabs gibi davranır ve bu gruplarla su arasındaki çekim nedeniyle su kuvvetle bu maddelere tespit olur.
23
2. Su molekülleri arasındaki kohezyon mevcut srvılann hepsinden fazladır. Bu ise enerji depolaması ve kağıdın kurutulması açısından önemlidir.
Şekil 3.3.A'da görüldüğü üzere su bir kafa madde İle temas edince eğer kab maddenin iç kohezyonu suyun çekme gücünden az İse kafa madde ıslanır ve o maddeye hidrofil özellikte denir. Eğer, tersi olursa Şekil 3.3.B'de görüldüğü gibi su kafa madde üzerinde küresel bir şekil oluşturur, bu maddelere ise hldrofob maddeler denir. Kağıdın yapışfanlması ona htdrofobik özellik kazandırılması demektir.
H i d r o f i l H l d r o f o b K a y m a ^uhmai
S u
" E n i n e g ö r ü n ü ş I A : B i r k a t ı m a d d e n i n ı s l a n a b i l i r l i ğ i B : Y ü z e y l e r a r a s ı g e r i l i m T
Şekil 3.3. Suyun ıslanabilirlik üzerine etkisi ve yüzeylerarası gerilim.
3.2. SUYUN BAZI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
a. Yüzeysel Gerilim
Su sıvı halde iken belirli bir İç kohezyona sahiptir. Hava gibi kendini çevreleyen ortama karşı en az yüzey oluşturur. Bu nedenle yağmur damialan küresel biçimde düşer. Çünkü, 1 mm. çapındaki kürenin hacmi 4.184 m m 3
olduğu halde yüzeyi 12.56 m m 2 dir. Oysa, aynı hacimdeki bir küpün yüzeyi 15.585 m m 2 dir. Yani, kürenin yüzeyi daha küçüktür.
Bir sıvının yüzeyi elastik bir zar gibi hareket eder ve bu zar kuvvetle gerilmiştir; işte, bu gerilime yüzeysel gerilim adı verilir. Yüzeysel gerilim bir bakıma sıvının kohezyon derecesini belirtir Civa hariç yüzeysel gerilimi en yüksek olan sıvı sudur. Suyun yüzeysel gerilimi 72 din/cm., etil alkolün yüzeysel gerilimi 22 din/cm., hidrokarbonların yüzeysel gerilimi 20-30 din/cm. dir. Bir din =lgram dsml saniyede 1 cm hareket ettiren kuvvet olup 1 Newton = 100.000 dîndir. Suyun yüzeysel gerilimi sıcaklık arttıkça azalır. Böylece, sıcak presleme ve kurutmada kolaylıkla uzaklaşbnlabiilr.
b. Kapilarite
Çok ince çaplı kapller bir tüpü bir ucundan su içine daldınrsak su tüpün içinde kaptaki su seviyesinin üzerine yükselir. Bu yükselme tüp inceldikçe artar. Çünkü, tüp içindeki su kütlesi yüzeysel gerilimi dengeler.
24
Kağıtçılıkta bu olay suyun lifler içindeki kapiler boşluklara yayılması ve kurutma sırasında ise buharlaşmayı engellemesi açısından önemlidir.
c. Yüzeylerarası Gerilim
Bir lam üzerine bir damla su damlabp üzerine bir başka lam yerleştirelim ve hafifçe bastıralım. Böylece, su İki lam arasına yayılır. İki lamı birbiri üzerinde kaydınrsak su bilye görevi yapar ve lamlann kaydınlması İçin harcanan kuvvet çok azdır. Oysa, iki lamı düşey olarak birbirinden ayırmaya çalışırsak daha büyük kuvvet gerekir. Şekil 3.3.B'de görüldüğü üzere iki lam arasındaki su tabakasının kalınlığı azaldığı oranda lamları birbirinden ayırmak güçleşir. Yani, yüzeylerarası gerilim daha büyüktür.
Kağıtçılıkta sonsuz elekten çıkan safihanın lifleri su ile çevrilidir ve safiha çok zayıftır. Çünkü, lifler birbiri üzerinde kayarlar. Fakat, pres kısmında sular büyük ölçüde alındığından diğer bir ifade ile su tabakası kalınlığı azaldığı ve yüzeylerarası gerilim arttığı için lifler birbirine yaklaşır ve yaş safiha sağlamlığı artar. Pres çıkışında safihanın yaş direnci daha iyidir, presleme olduğu ölçüde su tabakası azalır, yüzeylerarası gerilim ve dolayısıyla sağlamlık artar. Kurutma kısmında İse lifler birbirleriyle İyice temasa gelir ve nihai sağlamlık elde edilir.
Su/lif oranı 6/1'e geldiğinde hava yaş safiha arasına girmeye başlar ve hava-su-lif yüzeyleri arasındaki yüzeylerarası gerilim kuvvetlerinin etkisi önemli olmaya başlar. Aynca, hava safiha arasına girmeden önce belirli bir sınır basmanın geçilmesi gerekir. Sınır basına değeri havanın safihaya girmeye başladığı andaki basınçfar. Bu kritik sınır basma suyun özelliklerine ve safiha içindeki liflerin düzenli dağılımına bağlıdır.
Safiha arasından olan hava akımı bir kapiler boşluktan geçen hava akımı olarak işlem görür ve Hagen-Poiseuille eşitliğine göre aşağıdaki şekilde ifade edillr(Casey 1980).
Burada, Ap: kapiler boşluk arasındaki hava basına farkı, L : apiler boşluğun uzunluğu, V: ava hızı, r : kapiler boşluğun hidrolik yançapıdır. H: sıvının viskozitesi
Safiha oluşumu sırasında hava basına arbnca hava akımı hızla artar. Kapiler boşluklann çapı arttıkça geniş boşluklardan hava akımı daha fazia olacaktır; aynca, küçük çaplı boşluklarda su miktan azaldıkça da daha fazla hava akımı olacaktır.
7 . 5
d. Kıvamlıhk (Viskozite)
İki sıvı tabakası birbirine oranla hareket halinde ise bu tabakalar arasında akış hızına bağlı olarak sürtünme kuvvetleri oluşur. Burada oluşan sürtünme katsayısına kıvamlıhk denir. Kıvamlılık akıcılığın tersidir. Su ve molekül çapı 10° den küçük olan bütün sıvılar için kıvamlılık din/cm 2 ile ifade edilen kuvvettir. Birimi puaz olarak ifade edilir.
Bir puaz = " x 1 saniye =100 santipuaz 1 c m 2
Suyun kıvamlılığı 0-35°Cler arasında hızla, daha sonra da yavaş olarak düşer. Kağıtçılıkta kıvamlılık lif süspansiyonunun borular içinde akışı, sonsuz elek üzerinde suyun süzülme miktan ve hızı, preslemede çıkanlan su miktan, kağıdın kuşelenmesinde sosun kağıt üzerine kolay sürülmesi yönlerinden önemli bir özelliktir. Aşağıda sıcaklığa göre suyun viskozite değişimi verilmiştir.
Sıcaklık °C Viskozite cp Sıcaklık °C Viskozite cp 0 1,71 30 0,66 10 1,31 50 0,55 20 1.00 100 0,28
e. pH Kavramı
Kağıtçılıkta pH derecesinin iyi ayarlanması İç yapıştırma, dolgu maddeleri, katkı maddeleri, boyama, tutunma gibi birçok işlem için başannın ön sarfadır. Saf su elektriksel yönden çok zayıf bir iletkendir; dolayısıyla, çok az iyonlaşmışbr.
H 2 0 * > H + + OH"
Su İçinde hidrojen iyonlan (asit) sayısı ile hidroksil (bazik) iyonlan sayısı eşittir. Hidrojen ve hidroksil iyonlan miktannı litrede iyon gram olarak belirlemek mümkündür. Bir iyonun kütlesi ise kendisini oluşturan atomlann kütlesine eşittir. Yani, hidrojen iyonu 1 gram, hidroksil iyonu İse 17(16+1) gramlık bir kütleye sahiptir. Şekil 3.4'de suyun İyonlaşması görülmektedirfVIlars 1978^.
Şekil 3.4. Suyun iyonlaşması.
26
SulçindeH + =OH" = = 1 0 " 7 iyon g/l.dir. 1 0 7
O halde; H + x O H " = — L - = 1 0 ' 1 4 ,20°C 1 0 1 4
Sonuç olarak, pH sıvı bir çözeltide hidrojen iyonu konsantrasyonunun İyon gram cinsinden ifadesinin eksi logaritmasıdır. Yani, pH = -log [H+] dir. pH 7 den 5'e düşerse iyon gram H+ konsantrasyonu 10 "7 den 10"5 e çıkar ve hidrojen iyonunun konsantrasyonu 100 kat artar. Hidrojen iyonu konsantrasyonu 1/10 iyon g/l ise pH = 1 dir. 1/100 iyon g/l ise pH = 2 dir. 1/ 1 0 1 2 iyon g/l ise pH = 12 dir. PH = 1-7 arasında asit, 7 pH nötr, 7-14 arası İse baziktir. HC1 tamamen lyonlaşmış kuvvetli bir asittir. CH 3COOH kısmen lyonlaşmış zayıf bîr asittir. 3,65 g/l sulu çözeltide 1/10 iyon gram yani 10*1 H iyonu vardır ve pH=l'dir. 4 g/l NaOH bulunan sulu çözeltide 1/10 İyon gram yani 10"1 OH iyonu veya 10" 1 3 H iyonu vardır. Dolayısıyla, pH=13'dür.
3.3. SUYUN KAĞITÇILIKTAKİ ÖNEMİ
Su bitkisel liflerin dostudur. Su ile lifler arasındaki fizikokimyasal yakın ilişki nedeniyle çok çeşitli özelliklere sahip kağıtlar yapmak mümkün olmakta ve sonuçta elde edilen kağıt elastik ve dinamik özelliklere sahip bir madde olmaktadır. Kağıdın kalitesine kullanılan suyun kalitesi birinci derecede etki ettiğinden özellikle yüksek kalitede kağıt üreten fabrikalar çok temiz suya gereksinim duyar. Suyun kalitesi özellikle hamurun yıkanmasında, ağartmada yapıştırmada, boyamada ve kağıt makinesinde önemlidir. Selülozik maddeler suda bulunan ve renk veren maddeleri kolaylıkla emerler. Kağıt ve kağıt hamuru üretiminde yeterli miktarda ve kalitede su temini en önemli hususlardan birisidir. Gerçekten, kağıt üretiminde kullanılan hammaddelerden su - en önemlilerinden birisidir. Kağıt üretiminde kullanılan belli başlı maddeler şunlardır.
• Kağıt hamuru (mekanik, yankimyasal, kimyasal) ve eski kağıtlar gibi lifsel maddeler.
• Su • Ufsel olmayan yardıma maddeler(dolgu maddeleri, katkı
maddeleri, boyar maddeler, pigmentler, tutundurucu maddeler, köpük söndürücüler, flokülanlar, dağıbalar v.s.),
Kağıt üretiminde kullanılan maddeierin en önemlilerinden biri olan su, doğada bol miktarda bulunan, kullanımı rahat, ucuz ve hidrolik, termik ve kimyasal özellikleri nedeniyle kağıtçılıkta aşağıdaki amaçlar için bol miktarda kullanılan bir maddedir.
1. Lifleri dağıör, şişmelerini ve saçaklanmalannı sağlar.
27
2. Katkı maddelerini çözer. 3. Uf süspansiyonunun bir yerden bir yere taşınmasını sağlar. 4. Lifleri düzgün bir şekilde yayarak kağıt safihasının oluşumunu
sağlar. 5. Kağıdın kurutulmasında ve soğutulmasında, ısıtma amacıyla
kullanılır. 6. Kuşe kağıt yapımında sos hazırlamada kullanılır. 7. Hidrojen bağlan oluşturarak kağıda belirli bir sağlamlık verir. 8. Buhanndan elektrik enerjisi elde edilerek makinelerin çalışması
sağlanır. 9. Makinelerin temizlenmesinde, artık maddelerin taşınmasında ve
yıkanma işlerinde kullanılır. 10. Nihayet, kağıtlık odunlan ve tesisleri yangına karşı koruma
İşlerinde kullanılır.
Fabrika yeri seçiminde yeterli hammadde bulunması ve üretilen ürünün pazarianması olanaktan birinci derecede faktörlerdir. Hammadde olarak ibreli ağaç, yapraklı araçlar, abk kağıtlar veya yıllık bitkiler kullanılabilir. Hammaddenin ve ürünün fabrikaya ve pazara yapılacak olan taşıma maliyetleri de yer seçiminde dikkate alınmalıdır. Fabrikanın kurulduğu alan 400-800 ha. arasında olup 1600-2000 ha. Iık yerler de kullanılmaktadır. Topografik durum uygun olmalı, su baskınlan söz konusu olmamalıdır. Aynca, bölgenin sosyo-ekonomik durumu, taşıma kolaylıklan (demiryolu, deniz yolu vs), çeşitli gereksinimleri giderme olanaklan, yerel vergiler, işgücü temini olanaklan, mevcut havanın ve suyun kirlenme durumu, arbklann ablabileceği bir arazi, nehir, deniz bulunup bulunmadığı dikkate alınmalıdır(StovaII et al . 1980). Yer seçimi ve sabn alınması 24 ay kadar zaman alabilir. Proje dizaynı, kuruluş ve işletmeye alma ise 36 ay alabilir ve toplam kuruluş süresi ise 4-5 yıl olabilir.
Fabrika yerinin seçiminde taşıma kolaylığı, tüketim yerine yakınlık, hammadde kaynağına yakınlık gibi etkenlerin yanında yeterli miktarda ve kalitede su bulunması en önemli etkendir. Kağıt hamuru ve kağıt fabrikalan genellikle büyük nehirlerin kenariannda kurulur. Böylece, fabrikasyon için gerekli su sağlandığı gibi taşıma işlerinden de yararlanılabilir. Su temini maliyeti ve artık suyu antma maliyetleri de yer seçiminde dikkate alınmalıdır.
Bazı fabrikalar stratejik noktalarda kurulduğundan yeralb sulan kullanabilirler. Ancak, önceden bölgenin hidrolojik etüdünün iyi yapılması gerekir. Aksi halde, ileride yeterli su olmayabilir veya fabrikanın genişlemesini engelleyebilir. Aynca, yeralb su düzeyinin düşürülmesi tanma zararlı olabilir. Eskiden, çok kaliteli su bulunması yer seçiminde çok önemli idi, günümüzde çeşitli su hazırlama yöntemleriyle istenen kalitede su elde edilmektedir.
Doğal su kaynaklan; yağmur suyu, yüzey sulan ve yeralb sulan olmak
28
üzere kabaca sınıflandırabiliriz. Yağmur suyu yeterince elde edilemediğinden kağıtçılık için önemli değildir. Kağıtçılıkta kullanılan suyun en önemli kısmı nehirler, göller gibi yüzey sulanndan sağlanır. Yüzey sulan organik maddeler, yaprak, toprak, dal gibi çeşitli istenmeyen maddeleri İçerirler. Suyun kalitesi yerine göre farklı olup günlük olarak da değişebilir. Yeralb sulan kuyulardan ve artezyen kuyulanndan elde edilir. Bol miktarda çözünmüş mineral maddeler içerirler. Çeşidi tabakalardan geçerken süzülmeye uğradığından süspansiyon madde içermezler. Renksiz ve daha az organik madde İçerirler.
Türkiye gerek akarsular ve gerekse yer alb sulan bakımından zengin bir ülkedir. 31 milyar m3 ü Fırat nehrinde, 20 milyar m3 Dlde nehrinde olmak üzere yılda akarsulanmızda 200 milyar m3 su taşınmaktadır. Yer alb sularıyla birlikte bu miktar yılda 400 milyar m3 ü bulmaktadır. Filisön ile İsrail'in İki ülke arasında bulunan 600 milyon m3 su için kavga ettikleri düşünülürse bu miktariann ne kadar önemli olduğu anlaşılır. Türkiye'de yer alb sulan Marmara, Akdeniz ve Ege Bölgelerinin nehir havzalannda, Konya ovasında, Doğu Anadolu'da Ağn bölgesi ve Muş ovasında bol miktarda bulunmaktadır. Yer alb suyunun en fakir olduğu bölge ise Toroslar ve Antalya bölgesidir.
Suda bulunan gazlar; çözünmüş oksijen, karbondioksit, hidrojen sülfür ve bazen de metandır. Bunlardan ilk üçü koroziftir yani aşındıncıdsr. Oksijen demir malzeme İçin korozif, hidrojen sülfür birçok metali sülfit şekline dönüştürerek aşındınr. Serbest C 0 2 miktan bikarbonata oranla yüksek ise büyük ölçüde korozyona neden olur, zaten C0 2 tek başına koroziftir.
Eskiden bir ton kağıt üretimi için 40-320 ton su kullanıldığı halde 1960 dan sonraki büyük gayretler sonucu su tüketimi 25-30 m3/tona düşürülebilmiştir(Misra 1975, Vilars 1978). 1990 lann başında İse bu rakam üretilen kağıdın türüne, İşletmenin kapalılığına bağlı olarak 10-25 m3/tona düşürüimüştür(Panchapakesan 1992). İdeal durum İse birkaç istisna dışında bir ton kağıt üretimi için 10-15 ton su tüketimidir. Kağıt üretiminde taze su gereksinimi %25-50 arasında olup suyun çoğu beyaz suyun yeniden kullanımı ile sağlanır. Su tüketimini azaltmak için dikkat edilecek hususlar şunlardır:
• Kullanımda savurganlığı önlemek (açık musluk ve vana, aşın debi vs.) • Fabrikasyon suyunu mümkün olduğu ölçüde müteaddit kereler
kullanmak. • Artık sulannı antbktan sonra yeniden kullanmak.
Kaliteli kağıt yapımında su hazırlama gerekli bir işlem olup suyun muamele edilmesi,
1. Taze suyun kalitesini artırmakta, 2. Elek alb suyuna geçen liflerin geri kazanılmasında, 3. Artık suiannın arıblmasında yapılabiIir(Casey 1961).
29
3.4. BEYAZ SU İÇİNDEKİ KATILARIN GERİ KAZANILMASI
Kağıt makinesinde elek altına süzülen sular(beyaz su) Ig'ndekl dolgu maddelerini ve kınntı lifleri almak için geri kazanıcılara gönderilir. İyi ve etkili çalışan bir geri kazama liflerin ve dolgu maddelerinin %951ni toplar; bu maddeler, kağıt yapımında yeniden kullanılır. Geri kazanıalardan gkan beyaz su ise yeniden kullanılmak üzere lif süspansiyonunun seyreltilmesinde, yıkayıalarda, eğer var İse kağıt hamuru fabrikasında veya mürekkep giderme tesislerinde yeniden kullanılabilir.
Birçok geri kazama tipi vardır. Beyaz suyun niteliği hangi tip geri kazama kullanılacağını belirler. Aynca, maliyet ve kapladığı alan da dikkate alınmalıdır. Bu sistemler, genellikle süspansiyon halindeki kablan ve suyu ayırmak için filitrasyon, flotasyon, fraksiyonlama ve sedimantasyon ilkesiyle çalışmaktadır. Aynı zamanda, bu teknikler kombine edilerek de kullanılmaktadır. Geri kazanma işleminde, ana parametreler hidrolik kapasitesi, saflaştırma performansı, su içindeki süspansiyon halindeki kaülann miktan, çözünmüş ve koloidal haldeki madde miktan, ihtiyaç duyulan kimyasal madde miktan, yer ve güç tüketimidir. Bu amaçla kullanılan sistem ve makinelerin hepsi uygun olsa da en önemli faktör makine veya sitemin maliyeti, işletme giderleri ile hammadde ve madde kayıplandır. Hammadde kayıpianndaki azalma maliyet etkinliğinde kazanç sağlamakta, etkin ve stabil kağıt üretimi nedeniyle sistemin verimliliğini artırmaktadır. Bu sistemlerde proses sabit bir besleme akışına sahip olmadır. Buna rağmen; sistemin besleme hızında bazen değişme olabilir. Hatta, akışın İçerdiği kabnın oranında da değişme olabilir. Bu değişmeler, kablann tutunmasındaki farklılıklardan, kağıt makinesindeki değişmelerden, taze su sağlamada ortaya çıkan değişmelerden ve sertlik gidericilerin miktar ve kalitesinden kaynaklanabilir(Weise et al . 2000).
3.4.1. Döner Silindir Tipi Geri Kazama
Elek kaplı bir silindir olup beyaz su içeren bir tekne içinde döner. Su yerçekiminin etkisiyle silindir içinden akarak diğer uçtan silindiri terk eder. Eleğin üzerinde safiha oluşturan lifler bir raspa yardımıyla alınır(Casey 1961). Bu tür geri kazama düşük verimli bir sistem olup abk suda antma yapılıyorsa verimlilik yükseltilebilir. Şekil 3.5'de bird döner silindir tipi geri kazanıcısının şekli görülmektedir. Bu sistemde silindir aralıklı olarak çalışbnlmaktadır. Devri-daim suyu teknenin besleme kısmından girer ve silindirin yüzeyindeki elekten geçer. Bu arada beyaz su içinde bulunan lif bir tabaka halinde silindir yüzeyinde toplanır. Ancak, silindir yüzeyindeki lif tabakasının kalınlığı arttıkça akmaya karşı bir direnç oluşur ve tekne İçindeki su seviyesi yükselir. Bu da beyaz su içindeki şamandırayı yükseltir. Yükselen şamandıra bir vanayı açar ve böylece, silindir yüzeyini kapiayan elek üzerindeki lifi yıkamak üzere fıskiye hareket ettirilmiş olur. Bu arada, silindiri hareket ettiren tahrik motoru da devreye alınır. Silindir döndükçe toplanan lif keçesi kauçuk kaplı bir karşı
silindir araalığıyla alınır ve ardından da bir raspa ile biriken lif karşı silindir yüzeyinden uzaklaştınlır. Böylece, elde edilen hamur boşaltma kasasına, süzüntü suyu ise bir kanala verilerek sistemden uzaklaştınlır. Silindir yüzeyindeki lif temtzlendikçe su silindir yüzeyinden İçeriye daha hızlı akar ve tekne içindeki su seviyesi düşer. Böylece, tekne içindeki su seviyesini kontrol eden şamandıranın seviyesi de düşmüş olur. Bu düşüş İse silindiri hareket ettiren motoru ve fıskiye sistemini durdurur.
Şekil 3.5. Bird döner silindir tipi geri kazama.
3.4.2. Döner Vakum Tipi Geri Kazama
Burada elek kaplı bir tambur veya elek kaplı bir disk kullanılır. Bunlar yine beyaz su ile dolu bir tekne içinde dönerler. Yalnız burada suyu elekten almak için vakum uygulanır. Suda asılı bulunan maddeler elek üzerinde tutularak buradan da bir silindir veya raspa yardımıyla ya da vakumla alınır. Bu geri kazanıalar, yerçekimi ile çalışan döner silindir tipinden daha etkili" çalışır ve bu aygıtla kati maddelerin %951 sudan geri alınabilir. Ancak, bu sistemin başarılı şekilde uygulanabilmesi İçin beyaz su içine disk veya silindir yüzeyine abk liflerin tabaka oluşturmasını kolaylaştırmak için kimyasal hamur ilave edilir. Kablacak kimyasal hamur miktan beyaz su içindeki kablann Özelliğine göre seçilir. Eğer, beyaz su İçinde kaolen, CaC0 3 veya T1O2 gibi dolgu maddeleri varsa katılacak kimyasal hamurun miktan 3/1 e kadar çıkarılabilir. Aksi halde disk veya silindir yüzeyindeki elekte yeterli porozite sağlanamadığı için süzme kapasitesi düşecektir.
30 31
Bu sistem için gerekli vakum bir pompa aracılığıyla sağlanabilir. Beyaz su içindeki katıların tabaka oluşturması su seviyesinin üzerinde kalan disk veya silindir yüzeyinde gerçekleşmektedir. Fakat, kablann silindir veya disk yüzeyine toplanması silindir hızı, hamur konsantrasyonu ve disk yüzeyindeki eleğin geçirgenliğine de bağlıdır. Bu sistemde geri kazanılan katıların konsantrasyonu yaklaşık %10 civanndadır.
3.4.3. Çökeltme veya Dinlendirme Tankına Sahip Geri Kazama
Bu öp geri kazanıalar fazla miktarda dolgu maddesi kullanılarak üretim yapan kağıt makinelerinden açığa çıkan beyaz sudaki kanlan almak İçin tercih edilen bir sistemdir. Tesisin kuruluş maliyeti yüksek olmasına karşın çalıştırma ve bakım masraflan düşüktür. Beyaz su yavaş yavaş bir tank veya havuz içine akıtılır, çıkış noktasına vanncaya kadar süspansiyon halindeki maddeler dibe çöker. Bu üp geri kazanıcılann bir çok tipi vardır. Bunlardan konik çökeltme tanklı sistem Şekil 3.6'da görülmektedir. Bu sistem iç içe geçmiş bir çok koniden oluşmakta ve katılar en son konide çökelmektedir. Kablan uzaklaşbnlmış su İse iç koninin kenarlanndan dıştaki koninin çeperleri arasında yükselir ve taşırma ile sistem dışına alınır. Burada kullanılan geri kazanıanın boyutu beyaz su içinde bulunan katı miktanna, kablann özelliğine, sistemin kapasitesine bağlı olarak değişmektedir. Sistem tamamen mekanik olarak çalışan bir sistem olup kimyasal madde kullanılmadığı için işletme masraflan düşüktür.
3.4.4. Yüzdürme(Flotasyon) Tipi Geri Kazama
Son derece berrak su elde edilir. Bu sistemde, beyaz su içine hava veya gaz kabarcıklan gönderilerek yoğunluktan düşürülen lif ve dolgu maddelerinin su yüzünde toplanmalan sağlanır. Aynca, kümelendlrici maddeler de kabiır. Su yüzüne çıkan maddeler emme veya sıyırma yoluyla alınır.
3.4.5. Süzgeç Tipi Geri Kazama
İki kademeli çalışan bir sistemdir. Önce, beyaz su çökeltme tankında kümelendirme için şap İle muamele ediiir. Ardından, bir pompa ile tankın alt kısmından fazla kab madde içeren su dövücülerde kullanılmak üzere alınır. Az kab madde içeren su ise ikinci kademeye geçer. İkinci kademede su süzgeçlerden geçirilir, geri kazanılan maddeler dövücüde kullanılır, berraklaşan su İse kağıt makinesi üzerindeki fıskiyelerde kullanılır.
3.4.6. Yukarı Akımlı Temiz ley ic i
Kab parçacıklar yatay akan suyun dibine çökelir. Sistem içinde tek bir makine üzerinde floküiasyon, dinlendirme ve çamur alınması gibi sistemler
32
bulunur. Böylece, belirli hadm ve miktardaki suyun muamelesi için maliyet azalır. Bu tip temizleyidde son derece berrak su elde edilir.
Giriş
Şekil 3.6. Çökeltme tipi konik geri kazama.
3.4.7. Diskli Filtreler
Bu aygıtlar süzme ilkesi ile çalışmaktadır. Diskli filtreler, bîr tekne İçinde dönen birçok parçalı diskten oluşan bir birimdir. 30 veya daha fazla sayıdaki diskin her biri Şekil 3.7'de görüldüğü üzere sabit bir süzüntü bölgesi oluşturmak için dönmekte ve üzeri ince bir elekle kaplanmış birçok segment adı verilen parçacıktan oluşmaktadır. Süzme işlemi sırasında elek kaplama yüzeyinde kağıt hamurundan İnce bir tabaka oluşur. Vakum süzmesi sırasında süzüntü olarak biriken lif tabakası daha yoğun ve daha kalın olmakta, elek yüzeyinden geçen Uf mîktan ise azalmaktadır. Bundan dolayı, filtre keçesi tekneden çıktığında süzüntü yoğunluğu süzme işlemi kesilene kadar azalmaktadır. Böylece, farklı fazlann süzüntüsü ayn ayn, daha zengin bulutlulukta, daha zayıf temizHIikte ve seçimli olarak süper temiz bir süzüntü olarak toplanabilir.
Tablo 3.1, olağan bir süzüntünün özelliklerini göstermektedir. Aynı radyal mile bağlı diskli segmentler aynı milin boşaltma kanalına boşaltma yapmaktadır. Farklı miktardaki süzüntü" milin bir ucunda toplanır ve buradan
33
ılUUntü tankına iletilir. 2-3 süzünttinün kafalım oranı ya diskli filtrenin mil i ... .ıi-ınna girişlerin ayarianmasıyla ya da mile döner süzüntii vanasının v ılı jiirilmesiyle belirlenebilir. Bulanık süzüntü atmosferik basınç alfanda . . i " t düşüşlü bir boru aracılığıyla boşaltılır. Temiz ve süper temiz 11 i ini üler ise süzüntü tankı içindeki bir bölmeye ayn ayn boşaltılmasıyla 2
uyu di ilikli ayak İçinde toplanır.
S u p ü s k ü r t m e s i n i k e s m e D isk in b i r parçası
vidalı t ranspor t Terribrsûzüntû bölgesi
Şekil 3.7. Diskli filtrenin süzme prensibi.
Diskli filtrenin merkezi mili ile süzüntü tankındaki seviye arasındaki yiiksükllk farkı ihtiyaç duyulan vakumu ortaya çıkarmak İçin 7-8 m.dîr. Aynı /.imanda, süzüntü kekinin yüksek bir kuruluğu arzu edildiğinde bir vakum ıınmpas! aracılığıyla vakum yarablır. Yükseklik, su seviyesinin üzerine ı.ık.mldığında süzüntü keki süzmenin sonunda, süper temiz süzüntü hatbnda id vakumu sürdürür. Bundan sonra vakum taslaktan serbest bırakılır ki bu ya ••li'kten bir yıkamayla ya da bir hava püskürtmesiyle uzaklaşfanlabillr. Diğer lılı sistemde ise yıkayıcıya bir titreşim uygulanarak filtre yüzeyinin irıııizlenınesl gerçekleştirilir. Bu yıkayıcıdan çıkan su bulanık süzüntü tankına nlınır veya ayn olarak diskli filtrenin dizaynına göre bir boşaltma kanalında io|il,ınır, Genellikle, tüm filtre yıkayıcıya su direkt olarak temiz süzüntü tankından alınır. Bulanık süzüntü ise Şekil 3.8'de görüldüğü üzere sık sık ıicvıl daim edilir.
Başlangıç lif taslağı, bulanık süzüntü atmosferik koşullarda geçene lt.nl.ir poröz ve kabadır. Böylece, süzüntü keki yeterli miktarda temiz ve Miıier temiz bir süzüntü elde edilene kadar geçirgen kalacaktır. Diskli filtrenin ılıiı«ne hızı liflere bir taslak oluşturacak kadar bir zaman verir. Filtre ıilmesinin seviye işareti aracılığıyla hız 0.2-1.5 d/dak. aralığında kontrol ı-ıiıiir. Aşağıdaki besleme akış parametrelerindeki değişmeler süzüntü taslak ....•iliklerinde değişmelere ve böylece, hidrolik kapasitesinde ve süzüntü
34
kalitesindeki dalgalanmalara sebep olmaktadır. • İnce maddeler ve dolgu içeriği • Besleme akışı • Serbestlik, • Hamur içindeki kimyasalların tipi ve özellikleri
Tablo 3.1. Çeşitli süzüntü özellikleri. Özellikler Beyaz su Bulanık Temiz Süper temiz
süzüntü süzüntü süzüntü Yoğunluk, mg/lt 3500 400 50 5 Yoğunluk değişimi, mg/lt 2500 200 30 10 Parb'kül boyut indeksi* 1 2-3 4 5 Pigment/lif oranı « 1 1 5 10 * 1: kaba, 5: ince
Beyaz su tankına geliş
I |Su püskürtme s i s t emine gider
kontro|Ubaşlığı Bayaz eu baslığı
G e r i kazanılan Butemk süzüntülg] s f l p e r t e m l z süzüntü tankı s tok tankı
Şekil 3.8. Diskli filtreli süzme tipi geri kazama sistemi.
Aynı radyal mil yatağındaki diskli segmentier, bu segmentiere bağlanblı olduğu kanala yani milin merkezindeki aynı boşaltma kanalına boşaltma yapar. Farklı süzüntü miktatian, süzüntü tankı ile bağlantılı şaftın sonunda toplanır. Örneğin, serbestlikte bir düşüş varsa diskli filtre teknesindeki seviye de düşük disk hızındaki seviyeye kadar düşebilir. Böyle bir durumda, Şekil 3.8'de görüldüğü üzere, hidrolik yük, başlafacıdan bulanık süzüntü sirkülasyon sistemine beyaz suyun ilave edilmesiyle arbnlabitmektedir. Vakumla çalışan süzme yerine basınç, süzüntü oranını artırmak için artan bir basınç farkıyla uygulanabilir. Hava belli bir basınç yaratmak için süzme tankından diskli filtreye verilir. Basınçlı diskli filtreler mekanik hamur üretiminde su sıcaklığı çok yüksek olduğunda kullanılabilir. Kağıt makinesi su sisteminde düşük basınçlı diskli filtreler süper temiz bir
35
süzüntü elde edilmek istendiğinde ön muamele olarak uygulanabllir(Welse et al. 2000).
3.5. TAZE SUYUN MUAMELESİ
Kullanılacak taze suya istenen niteliği vermek için bazı işlemler yapılması gereklidir. Öncelikle İri parçalar varsa bîr ızgaradan geçirilerek tutulur. Bundan sonra kum ve benzeri katı maddeleri tutmak için de kum tutuculardan geçirilir. Suda askı halinde bulunan ince süspansiyon maddeleri ve kolloidal maddeler ise koagülasyon, sedimantasyon(çökeltme), yüzdürme, süzme gibi işlemlerle giderilip SGN 1974, Eroğlu 1977).
Koagülasyon: İnce parçacıkian ve rengi gidermek için yapılır. Bunun için suya alüminyum sülfat, demir sülfat, kireç, sodyum alümlnat, demir klorür gibi koagülan maddeler katılır. Bu maddeler ince parçacıktan bir araya toplayarak jelatjnimsi topaklar halinde kümeler oluşturur. Bu kümeler daha kolay dibe çökerler ve oradan da çökeltme veya süzme yoluyla alınır. Böylece, süspansiyon halindeki parçacıklar ve renk veren maddeler sudan aynlır.
Sedimantasyon: Su uzun bir havuz veya rezervuar içinde yavaş yavaş akmaya bırakılır. Ağır parçacıklar havuzun dibinde çökellr, temizlenen su ise üstten ve öbür uçtan akmaya bırakılır. Burada temizleme kısmen yapılmaktadır. Aynı işlem dairesel veya dikdörtgen şeklindeki dekantöıierde de yapılır.
Süzme: Genellikle, fiokülasyondan sonra uygulanan bir işlem olup yardımcı olarak kullanılır. Süzme gerek yer çekimi ile bir kum tabakası arasından geçirilerek gerekse basınçlı filtrelerde uygulanır. Kumlu süzgeçler iyi bir etkililiğe sahipb'r.
Kümelendirme: Kümelendirmenin amaa kab parçacıklann süzülmelerini, dekantasyon hızlannın artmasını ve gaz kabarcıklannı tespît etme özelliklerini artıracak şekilde bir araya toplamaktır. Bu şekilde küçük parçacıklar iri parçacıklar haline dönüşür ve süzülmeleri ve aynlmalan kolaylaşır. Kümelendirme yapan maddeler alüminyum tuzlan, demir tuzlan, nişasta, jelatin, karboksimetJl selüloz ve pollelektrolitlerdir.
Yüzdürme(flotasyon): Suda çözünmeyen maddeler küçük çaplı gaz kabarcıklarına tespit oiabilîr. Gaz kabarcıktan, parçacıklann ortamdan(sudan) daha hafif olmalannı sağlar. Böylece, su yüzüne çıkan maddeler mekanik yolla veya aspirasyonla oradan alınır. Flottasyon hava kabarcıktan ile yapılırsa aeroflotasyon, suyun elektrolizi ile yapılırsa elektroflotasyon denir.
Suyun klorlanması bakterileri öldürmek ya da bakteri gelişimini önlemek için yapılır. Klorlama klor gazı veya klor amînle yapılır. Suya ablan klorun önemli bir kısmı organik maddeleri oksitler, geri kalanı ise bakteriler
3 5
üzerine etki eder. Gerekli klor mlktan sudaki oksitlenecek madde miktanna bağlıdır. Bunun İçin daima bir klor fazlası bulunmalıdır. Klor aminler daha stabil olup uzun süre sterilîzasyon etkisi gösterirler.
3.6. BELLİ BAŞLI SU ÖZELLİKLERİ
a. Süspansiyon Halindeki Madde Miktarı
Süspansiyondaki maddeler; çözünmeyen, çökelölebilir veya çökelblemeyen, tortu, organik madde, plankton gibi kağıt yapımında sorun yaratan maddelerdir. Bunlar kağıdın rengini ve beyazlığını bozar. Köşeli ve aşındıncı maddeler kağıtta delikler açılmasına neden olur. Bitkisel kökenli maddeler elekleri ve keçeleri bkar. Kazanlarda oluşan köpüklerin süspansiyon halindeki maddelerden ileri geldiği sanılmaktadır. Süspansiyondaki maddeler dinlendirme, flokülasyon veya süzme yoluyla aynlır. Yüzey sulan her zaman süspansiyon halinde madde içerdiğinden mutlaka bu işlemlere uğrablmalıdır.
b. Bulanıklık
Bulanıklığa suda askı halinde bulunan çaplan 1 mikrondan az ve eksi yüklü kolloidal parçacıklar, tortu, kil ve mikroorganizmalar neden olabilir. Bir suyun rengi koyu olabilir; fakat, henüz bulanık değildir. Bu nedenle renk ve bulanıklık kavramı birbirine kanşhnlmamaiıdır. Bulanıklığın kimyasal eşdeğeri yoktur, p.p.m. silis olarak ifade edilir. Kaliteli kağıtlarda bulanıklık 10 ppm silisi, kaba kağıtlarda ise 50-100 ppm silisi geçmemeiidir(Casey 1961). Bulanık su kazanlarda kullanılırsa çökelme sonucu kazan duvarlarında taşlaşma olur ve köpükienmelere neden olur. Besleme suyunda silis miktan 3-4 ppm i geçmemelidir. Bulanıklık kağıdın rengini bozar, flokülasyon ve süzme ile giderilebilir.
c. Sertlik
Sular sert ve yumuşak olmak üzere ikiye aynlır. Ancak, sertlik ve yumuşaklık kullanış yerine göre değişir. Suda çözünen ve sabun tahrip edici özellikteki tuzlar sertliğe neden olur. En çok sertlik yapan tuzlar kalsiyum ve magnezyum tuzlandır. Aynca; demir, alüminyum ve serbest asitler de sertliğe neden olur. Sertlik genellikle ppm CaC0 3 olarak ifade edilir.
Karbonat sertliği geçici sertlik diye adlandınlıp, kalsiyum ve magnezyum bikarbonatlardan ileri gelir. Bu bikarbonatlar sudaki karbondioksit fazlası nedeniyle çözünmüş halde bulunurlar. Su ısıblınca C 0 2
açığa çıkar ve karbonatlar çöker.
Ca (HC0 3 ) 2 + Isı -> CaC0 3 + H 2 0 + CG^
Mg (HC0 3 ) 2 +Isı -> MgC0 3 + H 2 0 + C 0 2
3 7
Karbonatsız sertlik sürekli sertlik diye adlandırılır. Kalsiyum ve magnezyum sülfatlar, klorürler veya nltratlarca oluşturulur. Toplam sertliğin ölçülmesinde en duyarlı yöntem suyun kimyasal analizinden hesaplama yapılmasıdır. Toplam sertlik aynca sağlam ve kalıcı köpük elde edinceye kadar su örneğinin alkol-su çözeltisinde çözündürülmüş saf sabunun standart çözeltisi ile titrasyon sonucu belirlenlr(Casey 1961). Kalıcı sertlik bilinen miktardaki suyun 30 dakika kaynafalması ve eksilen miktarın damıbk suyla tamamlanmasını takiben süzülüp süzülme suyunda kalan sertlik ölçülerek bulunur. Su analizleri özel bîr ihtisas gerektirip yetişmiş bir eleman tarafından yapılmalıdır.
Suyun sertliği kağıdın iç yapıştırılması sırasında bazı sorunlar yaratır. Sabunlaşbnlmış kolofanı seyreltmek İçin kullanılan su mümkün olduğu kadar yumuşak olmalıdır. Çünkü, sudaki kalsiyum ve magnezyum tuzlan kolofanın özelliğini bozabilir, çözünmeyen kalsiyum ve magnezyum tuzlan oluşturur ve bunlann yapıştırma değeri yoktur. Yapıştırma sırasında fazla miktarda şap kullanılırsa kalsiyum ve magnezyum tuzlan sülfat haline geçer ve bunlar yapışbrmaya zarar vermez.
Sert su; dövücülerde, rafinörlerde, tanklarda, borularda, eleklerde ve vakum pompalannda kireçlenmeye neden olur. Aletlerin ömrü kısalır ve fabrikasyonda güçlükler yaratır. Kurutma silindirleri içindeki kireçlenme ısı iletimini azalbr ve enerji kaybına neden olur. Bunlan temizlemek için kullanılan HCI gibi asitler aletleri aşındırır.
Yumuşatma, sertliğin giderilmesi veya azaltılması için suyun kimyasal maddelerle muamele edilmesidir. Sertliğin giderilmesinde kullanılan başlıca iki ilke çökeltme ve iyon değişimidir. Çok sayıda su yumuşatma yöntemi olup başlıcalan;
• Soğuk kireç veya kireç soda yöntemi, • Sıcak kireç soda yöntemi, • Sıcak kireç-soda-fosfat yöntemi, • İyon değişimi veya zeolit yöntemi, • Zeo-Karb yöntemi, • İyon değişimi asit absorpsiyonu yöntemidir(Casey 1961).
Soğuk kireç veya kireç-soda yöntemi çökeltme ilkesine dayanıp soğuk suya yalnızca kireç veya kireç-sodyum karbonat karışımı katılarak iyice karışbnlır. Kireç sudaki bikarbonatian karbonat haline dönüştürür. Sodyum karbonat sürekli sertlik yapan maddeleri de karbonatlara ve de kireçle reaksiyon sonucu ortaya çıkan kalsiyum klorür ve sülfatı çökeltir. Sonuçta oluşan çökeltiler çöktürme ve süzme ile uzaklaşbnlabilir.
Sıcak kireç-soda yönteminde ise işlem soğuk yöntemle aynı olup çökeltine miktannı artırmak amacıyla işlem kaynama noktasına yakın bir
38
sıcaklıkta yapılır. Uygun koşullar altında hemen hemen sıfır sertlikte su elde edilebilir.
Zeolit yöntemi bir iyon değiştirme yöntemi olup, soğuk su Na20.Aİ203.(Si02)x(H2O)n bileşiminde silisli bir yapay reçine yatağından geçirilir. Bu esnada aktif zeolit iyon değişimi ile suyun sertliğini giderir. Zeo-Karb yönteminde de karbonlu bir zeolit olan sülfonatiı bir organik madde kullanılır. Asit absorpsiyonu yöntemi ise sudaki asitleri absorbe edebilen bazı yapay organik reçineler kullanır. Örneğin, alifatik amin reçineleri, fenilendiamin, formaldehit reçineleri gibi.
d. Renk
Kristal berrak su istenen en iyi sudur. Bilindiği üzere renkli su hem beyazlığı hem de kağıda verilmek istenen rengi bozar. Çünkü, selüloz renk veren maddeleri kolaylıkla absorbe eder. Suyun rengi, genellikle çözünmüş veya kolloidal haldeki organik maddelerden ve demir tuzlanndan ileri gelir. Organik maddelerin ve demirin lifler üzerinden uzakiaşaniması zor iştir. Oysa, renk sudan kimyasal koagülasyon ve süzme ile etkili olarak giderilebilir. Aynca, çamur oluşturan bakteriler kağıt üzerinde çamur lekelerine neden olurlar. Suyun renkliliği ppm olarak platin-kobalt standardıyla belirlenir. Renklilik 5-10 ppm'i geçmemelidir. Suyun rengi; şap, hidroksietil selüloz, karboksimetilselüloz, nişasta, separan(poliakrilamid), yapay polieîektrolitler yardımıyla koagülasyonla giderilir.
e. Demir
Fabrikasyon suyundaki demir kağıdın rengini bozar. Yüzey sulannda demir, demir oksit hidrat şeklinde ve kolloidal olarak her zaman mevcuttur. Selüloz sudan demiri absorbe eder ve kağıdın rengi saranr. Demir sudan havalandırma, süzme ve kireçle demir hidrat şeklinde aynlabilir.
f. Manganez
Siyah renkli manganez oksit kağıdın rengini bozar. Ağartma sırasında su içindeki manganez permanganat şeklinde oksitlenir ve pembe renk verir. Siyah renkli manganez oksit borulan tıkayabilir. Manganez bazen yüzey sulannda daha sık olarak da yeralb sulannda bulunur. Demirde uygulanan yöntemlerle sudan uzaklaşbnlabilir.
g. Kabondioksit ve Çözünmüş Oksijen
Eğer, sudaki serbest karbondioksit miktan 25 ppml geçerse kağıt oluşumunu kötü yönde etkiler. Karbondioksit makine kısımlannın korozyonuna neden olur. Çözünmüş oksijen suda çözünen havadan İleri gelir, çözünmüş oksijen düşük pft ile birlikte son derece koroziftir.
39
BÖLÜM IV
4. KAĞIT ÜRETİMİNDE KULLANILAN LİFSEL ve YARDIMCI MADDELER
4.1. LİFSEL MADDELER
Kağıt üretimi ağsından kağıt hamurlarına ait belli başlı özellikler şunlardır:
a. Lif morfolojisi b. Kağıt hamuru liflerinin kimyasal bileşenlerinin miktan ve lifler
içindeki dağılımı. c. Liflerin fiziksel durumları, dağılımı, boyudan, şekli ve hacmidir.
Bunlardan ilk ikisi kullanılan hammaddeye ve pişirme yöntemine bağlı özelliklerdir. Liflerin fiziksel özellikleri de bunlara bağlıdır; ancak, lif hazırlama sırasında bu özelliklere daha fazla etki edilebilir. Kağıt yapımında kullanılan lifsel maddeler ya yeni üretilmiş kağıt hamurlandır ya da eski kağıtlann yeniden kullanılmasıyla sağlanır.
Paçavra selülozu teorik olarak kağıt yapımında hammadde olarak değerlendirilmesine karşın uygulama için çok fazla bir anlam ifade etmemektedir. Oysa, yapraklı ve iğne yapraklı ağaç odunlan kağıt hamuru üretimi için ana hammadde kaynağını oluşturmaktadır. Yapraklı ağaç odunlanndan elde edilen kağıt hamurlan kaha kagtf verirken lağadjn yüzeyindeki bos hacimleri Igsa lif boyutuna safiîp olması nedeniyle doldurmakta bu da kağıdı daha oaak ve baskı için daha uygun kılmaktadır. İgTTejgpraklı ağaç odunlanndan elde edilen kağıt hamurlan direncin arandiği kaâTTEIrleri idn tercih edilmesine karşın kabalığı tolere edilebilir düzeydedir. Fakat, yapraklı agac hamurlan düşük direndi kağıt verdiği irin nadirer^ tek başına kullanılmaktadır. Günümüzde istenilen son kağıt özelliklerini elde edebilmek için her iki tür hamur kanştinlarak kullanılır.
İlk kez kullanılacak odundan elde edilen kağıt hamurlan ile abk kağıt hamurlan arasındaki seg'm direnç ve saflık dikkate alınarak yapılır. Yüksek kaliteli kağıt ve karton üretebilmek için abk kağıtlar temizlenebilir ve ağarblabilir. Fakat bu hamurlara uygulanan ilave işlemler bir hammadde kaynağı olarak atık kağıtlann düşük maliyetini olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle atık kağıtlann uygulanması temizlemeye gerek duymayan üretimler içindir(Küne 1982).
Kağıt hamuru entegre tesislerde üretildiği fabrika içinde kullanılabilir. Bu durumda, hamur lif süspansiyonu halinde depo edilir. Hamur kurutulmadığı için kurutmada kullanılan enerjiden büyük ölçüde tasarruf sağlanır. Ya da kağıt hamuru bir başka fabrikadan kurutulmuş levhalar veya
40
topaklar halinde sahn alınır. Mekanik odun hamurunun kuruluk yüzdesi %50 dolayında olup levha halinde ise 200 kg.lık balyalar halinde sevk edilir. Kimyasal hamuriann kuruluk yüzdesi ise %90 olup 120 kg.lık veya daha büyük balyalar halinde satışa sunulur. Topaklar halindeki hamurlar %90 kurulukta ve 300 kg.lık balyalar halinde sevk edilir. Balyalar fabrikaya geldikten sonra yağıştan, rutubetten, güneşten, toz ve pisliklerden korunmalıdır. Kağıt hamurlannın ticari sabşlan %90 kuru madde ağırlığı üzerinden yapılır. Eğer, nem oranı %10 dan fazla İse ağırlık önce kuruluk yüzdesi ile sonra 10/9 ile çarpılarak ticari sabş ağırlığı bulunur ve alış faturası ile karşılaştırılır. Eğer, fark %1'den fazla İse farkı için sabcı firmaya başvurulur. Örneğin %90 kuruluk İçin 90x10/9 = 100 kg. ağırlık tamamdır. Eğer, kuruluk %85 ise 85x10/9 = 94,4 kg/dır ve 5,6 kg. eksik ağırlık söz konusudur.
Belli başlı kağıt hamuru türlerinin önemli özellikleri Tablo 4.1'de verilmiştir. Kağıt belirli bir amaç için üretilir. Bu nedenle, kağıt hamurunu seçerken üretilecek kağıdın kullanış yerini ve ondan istenen özelliklere göre seçmek gerekir. İstenen özelliklerin doğal olarak kağıt hamurunda bulunması en uygun durumdur. Aksi halde, gerekli özellikleri sağlamak İçin enerji ve yeni bazı hammaddelerin sarf edilmesi gerekebilir. Aşağıda halen dünya pazarlannda en çok kullanılan hamur tipleri ve özellikleri verilmiştir.
N B S K : Northern Bleached Softwood Kraft Pulp (Beyazlatılmış ibreli kraft hamuru). S B S K : Southern Bleached Softwood Kraft Pulp (Beyazlablmış İbreli kraft hamuru). ABD'nln güney bölgelerinde yetişen çam türlerinden üretilen lif kabalığı yüksek olan hamurdur. 1 N B H K : Northern Bleached Hardwood Kraft Puip (Kuzey ağartılmış yapraklı kraft hamuru). Akçaağaç, Kayın, Huş ve Kavak odunlanndan elde edilen kısa lifli hamurdur. S ing l e Spec i e s Ha rdwoods : Yalnız tek tür yapraklı ağaçtan elde edilen hamurdur. Okaliptüs, Huş, Akasya, Titrek Kavak, Akçaağaç türlerinden üretilmiş olabilir. Brezilya ve Portekizİn Okaliptüs, Finlandiya'nın Huş hamuru tanınmıştır. CTMP: Chemical Thermomechanical Pulp (Kimyasal termomekanik hamur). Ladin ve Titrek Kavak odunlanndan üretilir. B S P : Bleached Sulphite Pulp (Ağartılmış sülfit hamuru).
4 1
42
6. Boyutsal kararlılık: Mekanik hamur, az dövülmüş sülfat hamuru, alfa hamuru ve dolgu maddeleri. 7. Stabil beyazlık : Ağartılmış kimyasal hamurlar. 8. Absorpsiyon(emicilik): Soda hamuru, sülfat hamuru, mekanik hamur ve alfa hamuru. 9. Rijitlik: Yankimyasal hamur, saman hamuru, yapraklı ağaç hamuru.
Kağıt üretimine giren lifsel maddelerden birisi de fabrikasyon sırasında kopan kağıtlardır. Kağıt belirli boyutlara kesilirken çıkan kenar araklan depo edilerek yeniden devreye sokulurlar.
Lifsel maddelerin önemli bir kısmı da eski kağıtiann özelliklerine göre mürekkepleri giderilerek veya doğrudan lif süspansiyonu haline getirilerek yeniden fabrikasyon zincirine sokulmasıdır. İyi bir hammadde değerlendirmesi için eski kağıtiann %70'e varan oranda yeniden kullanılması gereklidir. Bu eski kağıtlar ambalaj kağıtlan, oluklu mukavva, eski kitaplar, broşürler, dergiler, gazeteler, kese kağıtlan, çimento torbalan, dosyalar, matbaa artıkları, istatistik kartları, yıllıklar, kartonlar v.s. olabilir.
Avrupa Kağıt Endüstrileri Konfederasyonu abk kağıt çeşitleri ile ilgili aşağıdaki sınıflamayı yapmışbr(Diesen 1998).
Geri kazanılan kağıdın Avrupa Kalite standart listesi Düşük Kalite Orta Kalite Kısaltılmamış karışık atık kağıt Bir kez okunan gazeteler Kısaltılmamış kanşık kağıt ve karton Kullanılmamış gazeteler Kısaltılmış kağıt ve karton Beyaz çok katlı karton kırpınblan Karton parçalan Katışık renkli kırpıntılar Sûpermarket ahklan Kitap kaplama kırpınblan Oluklu mukavva taşıyla tabaka atıkları Yapışhnaaz kitap kaplama kırpınblan Oluklu kağıtiann yeni kesilmiş parçalan Renkli mektuplar, yazı kağıttan Kullanılmamış broşür ve dergiler Beyaz odun lifi içermeyen kitaplar Kullanılmamış ve yapışbna içermeyen dergi ve Yanlış baskılı kitaplar broşür Renkli broşürler Kanşık gazete ve broşür Beyaz karbonsuz kopya kağıttan Yapışbna içermeyen gazete ve broşürler Renkli karbonsuz kopya kağıöan Kanşık broşür ve dergiler Kuşe kartonlar
Eski kağıtiann yeniden kullanılmasıyla döviz kaybı önlendiği gibi kağıt maliyeti düşer, kağıt formasyonu düzelir, yumuşaklık ve opaklık artar. Buna karşın; temizleme ve mürekkep giderme zordur, liflerin açılması zordur, düğümler oluşur, küçük lif topaklan kağıt içinde kalın noktalar oluşturur, eski kağıtların kalitesi düzensizdir, aynı balya içinde bile farklılıklar vardır.
4.2. KAĞIT ÜRETİMİNDE KULLANILAN YARDIMCI MADDELER
Kağıt ve kartona kullanım sırasında istenen özellikleri vermek için lifsel maddelerin yanında çeşitli yardıma maddeler kullanılır.
43
Genellikle kullanılan yardımcı maddeler şunlardır:
1. Dolgu Maddeleri, 2. Yapıştırma Maddeleri, 3. Boyar Maddeler, 4. Kuşe Kağıt Yapımında Kullanılan Maddeler, Diğer Özel Amaçlar İçin Kullanılan Maddeler.
4.2.1. DOLGU MADDELERİ
Safiha oluşumundan önce kağıt hamuru içerisine süspansiyon halinde iken mineral maddelerin katılması kağıt yapımının ilk günlerinden beri uygulanmaktadır. Kullanılan kağıt çeşitleri arttıkça bazı kağıt cinslerinin yapımında dolgu maddesi kullanımı kaçınılmaz olmuştur. Dolgu maddeleri çok ince tane yapılı, 75-98 arasında beyazlıkta, kağıdın opaklık, beyazlık, yüzey düzgünlüğü, mürekkep emme yeteneği gibi bazı özelliklerini iyileştiren maddelerdir. Kağıt süspansiyonu içersine dolgu maddesi ilave etmenin yararlan şunlardır(VlIars 1978, Eroğlu 1979, Casey 1961).
A l Kağıdın opaklığını artınrlar ( özellikle TıOj). / 2. Kağıdın boyuöannın stabil hale gelmesini sağlar, yumuşaklığını
artınrlar. 3. Özellikle ağartılmamış hamurlara kabldıklannda kağıdın beyazlığını
artınrlar. 4. Lifler arasındaki boşluklan doldururlar, düzgün yüzey oluşturarak
kağıdı baskıya daha uygun kılarlar. 5. Mürekkebin daha iyi ve düşey yönde emilmesini sağlar ve baskı
kalitesini arbnriar. 5. Sigara kağıdına %40 oranında MgC0 3 veya CaC0 3 kablarak daha
düzenli yanma özelliği verilir. 6. Kağıdın eskime özelliği azalır. Özellikle CaC0 3 i l e yapılan kağıtlar
asırlar içinde daha dayanıklı olmaktadır. Yukanda sayılan yararlanna. karşılık dolgu maddelerinin sakıncalan
şunlardır:
V 1. Dolgu maddeleri kağıt İçinde lif-lif bağlannı azaltarak kopma, ' patlama ve çift katlama dirençlerini azalbr.
2. Dolgu maddeleri kağıdın yapışbnlmasını zorlaşbnr ve yapışbrma derecesini azaltabilir. CaC0 3 gibi dolgu maddeleri kolofan ile birlikte asit pH'da kullanılamaz, kolofanm lifler üzerine çökelmesini ters yönde etkiler, yapışürmayı zorlaşbnr.
3. Çinko sülfür asit reaksiyon gösterdiğinden kağıdın rengini bozar. 4. Dolgu maddelerinin tutunması kağıdın her iki yüzünde aynı
olmadığından kağıt iki yüzünde de farklı özellikler gösterir. 5. Safihanın üst kısmı daha çok, alt kısmı ise daha az dolgu maddesi
44
içerir. Çft eîekli makinelerde ise ortada daha çok, üst ve alt kısımlarda daha az dolgu maddesi vardır. Simetri olmakla birlikte, yapı homojen değildir.
6. Tutunmalan zayıf olduğundan süzülme sulanndaki kati madde miktannı arttnlır. Hızlı makinelerde drenajı yavaşlatarak hızlı çalışmayı engellerler.
7. Rijlditeyi azalbriar, tozlanmaya neden olabilirler, hadmiilik azalır.
İdeal bîr dolgu maddesinden istenen özellikler: Yüksek beyazlık, yüksek kınlma indisi, küçük tane çapı, kağıt tarafından yüksek oranda tutulma, suda çözünmemesi veya çok az çözünmesi, düşük yoğunluk, kimyasal yönden reaktif olmaması, düşük aşındıncılık ve ucuz olmasıdır.
Tablo 4.2'de çeşitli kağıtlar için kullanılan dolgu tipleri ve miktarlan verilmiştir(Casey 1961, MarshalI 1973).
Tablo 4.2. Bazı kağıt türlerinde kullanılan dolgu maddesi türü ve oranlan.
Kağıt Dolgu maddesi Katılan Tipi Tipi miktar, %
Yazı kağıdı Yüksek opaklıkta pigment ve kaolin 1-6 Kitap kağıdı w X\ \\ « V- 5-40 Ofset kağıdı « u u n n 0-10 Kaliteli kitap kağıdı Kaolin, opak pigment, karbonat 20-30 Sigara kağıdı İnce kalsiyum karbonat 35-40 Kayıt kağıtlan Kaolin, diatomeli silikat, opak pigment 20-25 Zarf kağıdı Talk, kaolin, titanyum dioksit 10-20 Gazete kağıdı Kaolin veya kalsiyum karbonat 2-6
4.2.1.1. Dolgu Maddelerinin Özellikleri
Kınlma İndisif K.î.)
Dolgu maddesinin beyaz ışığı kristalleri arasından geçirirken yavaşlatması, kırması veya kınlma ağsını değiştirmesi ile ilgili bir özelliğidir. Bu özellik, dolgu maddesinin kimyasal yapısına ve kristal şekline bağlıdır. (Marshal 1973).
Beyazlık ve Parlaklık
Beyazlık ve parlaklık genellikle 457 milimikron dalga boyunda mavi filtre ile ölçülür. Kaolinin parlaklığı genellikle düşüktür. CaS0 4 yüksek parlaklığa sahiptir, ancak suda fazlaca çözünür. CaC0 3 çok beyazdır, fakat bazik pH verdiğinden ve reçine ile yapıştırma pH 4,5'de yapıldığından bazı yapışbrma sorunlan yaratır. CaC0 3 kullanıldığında özel ve bazik pH'da yapılabilen bir yapıştırma tekniği uygulanmalıdır (alkil keten dlmer gibi).
4 5
Özgül Ağırlık
Çeşitli dolgu maddelerine ait özgül ağırlık değerleri 1,95 ile 4,45 arasında değişir. Selülozun özgül ağırlığı 1,50 olup bütün dolgu maddelerinin özgül ağırlığı selülozdan yüksektir.
Boyut ve Şekil
Dolgu maddelerinin kristalleri çubuk, küresel, romboedrik, yassı, iğne v.s. -şekillerde olabilir. Örneğin, kaolinde yassı albgen, CaC0 3 'de iğne şeklinde , T i 0 2 de oktaedrik şekildedir. Boyutlar ise, kaolin 0,5-10; kalsiyum karbonat 0,5-2,5, T i 0 2 0,15-0,30; alüminyum silikat 0,45-0,50; ZnS 0,30-50; çökeltilmiş kalsiyum silikat 0,03 mikron çapındadırlar. Dolgu maddeleri konusu kuşe kağıt konusunda yeniden ele alınacağından burada konu yeterli görülerek kesilmiştir.
.En Önemli dolgu maddeleri kaolin, kalsiyum karbonat ve titanyum dioksiftir."Pratikte kullanılan belli başlı dolau maddelerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri Tablo 4.3'de verilmiştir. Avnca. bu maddeler hakkında aynntııı bilgi kuşe kağıt yapımı bölümünde verilecektir.
4.2.1.2. Kağıt Üretiminde Dolgu Maddesi ve Kırıntının Tutunması
Kağıt üreticileri daha düşük ağırlıkta safiha yapmayı, daha yüksek miktarda dolgu kullanılmasını, beyaz su sisteminin kapalılık derecesinin artmlmasmı, kağıt makinesini daha yüksek hızlarda çalışmasını ve geri kazanılmış liflerin kullanımının artınlmasını hedeflediklerinden tutundurucu maddelere olan talep artmışbr. İyi bir tutunma mekanizması, kağıt üreticilerine titanyum dioksit, ıslak ve kuru sağlamlık maddeleri gibi pahalı maddelerin istenen kağıt kalitesini elde etmede kullanılmasına yardım etmektedir(Edwards 1986).
Kağıt üretim prosesindeki tutunma, kanşık bir fizikokimyasal mekanizmadır. Kağıt üretimi sırasında temel olarak iki tutunma mekanizması söz konusudur. Bunlar, mekanik ve kimyasal tutunmadır. Mekanik tutunma; İnce materyalin elek deliklerinden geçemeyen uzun liflerin oluşturduğu lif ağındaki gözenekler yardımıyla meydana gelmektedir. Kağıt safihasının elek üzerinde oluşumu ilk önce mekanik tutunma mekanizması ile meydana gelir. Ancak, mekanik tutunma uzun liflerin tutunmasında etkili olurken kınnb materyalin tutunması üzertnde çok az bir etkiye sahiptir. Kimyasal tutunma tutundurucu maddeler ile elde edilmektedir. Bu maddeler, polielektrolitleri, yüklü nişastalan ve kolloîdal mikro partikülleri içermektedir. Kimyasal tutunma kullanılan tutundurucu maddenin özelliklerine göre flokülasyon veya koagülasyon mekanizmalannın en az biri ile meydana gelmektedir(Casey 1981).
4 6
4.2.1.2.1. Kırıntı Fraksiyonu
Kağıt üretiminde kullanılan hamur süspansîyonlan çoğunlukla lif ve kınnb frakslyonlanndan meydana gelmektedir. Uf fraksiyonu odun liflerinden meydana gelirken, kınnb fraksiyon kınnb lif ve dolgu maddesinden oluşmaktadır. Kınntj materyali 200 meshlik elekten geçen 75 um' den daha küçük boyuta sahip materyal olarak tanımlanmıştır. Kınnb lifler, genellikle 0. 1.0,5 um genişliğe ve 20-30 um'ye varan uzunluğa sahip düzgün, yan kristalen ve fibril yapılı maddelerdir. Kınnb lifler aşağıdaki gibi üç kategoriye aynlabilir(Hagemeyer 1992).
1. Primer kınnb lifler: Doğal olarak odundan yapılan kağıt hamurunda bulunan ve paranşim, özışını ve trahe elemaniannın oluşturduğu kınntı materyallerdir.
2. Sekonder kınnb lifler: Dövme işlemleri sırasında ortaya çıkan kınnb materyaldir. Bu, özellikle dövme sırasındaki lif kesilmesi ve primer çeperin soyulması sonucu oluşur.
3. Tersiyer kınnb lifler: Kağıdın formasyonu sırasında safiha içerisinde tutulamayan, hamur süspansiyonundan beyaz su sistemine geçen kınnb materyaldir. Hamur süspansiyonunun içerisindeki kınntj lif konsantrasyonu uygulanan dövme işleminin derecesi, kullanılan kırpınb miktan, kağıt makinesinin ilk geçiş tutunma performansı ve sistemde kullanılan beyaz su geri kazanma ekipmanlannın özelliği gibi faktörlere bağlıdır.
4.2.1.2.2. Tutunmanın Tanımı ve Hesaplama Metotları
Genel anlamda tutunma, son kağıt ürünü içinde kalan tüm madde miktannın proses içinde bir önceki noktadaki madde- miktanna oranıdır. Özel tutunma tipleri, tutulan maddeye ve ölçülen yere bağlı olarak birçok yöntemle belirlenebilmektedir. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanlan;
a. İlk geçiş tutunumu: mjma
b. Makine tutunumu: iTirn/Cmc-m,) c. Sistem tutunumu : mp/m/dır. Burada m, herhangi bir bileşenin kütle debîsini ifade etmektedir.
Pratikte, kütle debisi yerine konsantrasyon da kullanılmaktadır(NorelI et al. 1999).
4.2.1.2.2.1. İlk Geçiş Tutunması; Hamur kasasından gelen materyalin tutulan kısmı olarak tanımlanmaktadır. Bazı kaynaklarda tutunmanın tüm elek üzerinde değil de oluşum tablası üzerinde olması gerektiği üzerinde durulmakta olup bu da ilk geçiş tutunması hesaplamasına ilave edilen düzeltme faktörünü ortaya çıkarmıştır. Unbehend ve Britt ise ilk-geçiş kınnb tutunmasını hamur kasası içerisindeki kınnb madde miktan ile son ıslak safiha içindeki kınnb madde miktan arasındaki fark olarak tanımlamışlardır. TAPPI tarafından yapılan tanımlamaya göre, ilk geçiş
48
tutunmasını (FPR) hamur kasası konsantrasyonu ile vakum kasasına kadar olan bölgede süzülen beyaz suyun konsantrasyonu arasındaki farkın hamur kasası konsantrasyonuna oranı şeklinde belirlemiştir. Bu değer tutulan kafaların toplamının bir ölçüsüdür ve beyaz su sisteminin İçeriği ve kimyasal bileşiminin günlük kontrolü için kullanılmaktadır. Kısaca, ilk geçiş tutunması kağıt makinesi üzerinde ne olduğunu gösteren basit bir fotoğrafbr(Gess 1998).
İlk geçiş tutunumu, en yaygın kullanılan tutunma parametresidir. Yüksek ilk geçiş tutunumu, ıslak sonda ilave edilen fonksiyonel kimyasal maddelerin daha fazla etkili kullanımını sağlamak için önemlidir. Sisteme ilave edilen çoğu kimyasal madde ıslak son içersinde sirküle olursa daha az etkili hale gelir. Buna ilaveten sistemde tutunmayan kimyasal maddeler birikmelere neden olabilir ve bakteriler İçin besin olarak tüketilebilirler. Yüksek ilk geçiş tutunumu aşın kümelenme oluşmadığı durumlara değin istenir. Çünkü, aşın kümelenme formasyonu olumsuz etkilemektedir. Aynca, yüksek seviyedeki bir ilk geçiş tutunumu, daha fazla miktarda kınnb ve dolgu maddesi uzun life tutunacağından eleğe doğru olan kütle transferini azalttığı için üretilen kağıt safihasının da iki yüzlülük oluşturma eğilimini azaltacakbr(Norell et al . 1999).
4.2.1.2.2.2. Makine Tutunması: Yüksek makine tutunması, makine üzerinde kullanılan çeşitli fıskiyeler İçin bir su kaynağı olarak kullanılmasının yanında sisteme yeni beslenen kağıthamurlannın seyreltilmesinde kullanılan suyun kalitesini sürdürmek için de önemlidir. Makine tutunumu dahili beyaz su antma sisteminin performasyonunda da etkilenmektedir. Bu kademenin performansı direkt olarak etkili iik geçiş tutunumu ile de yakından ilişkilidir. Filtreye gelmeden hemen önce mîkro partikül tutunum sistemi ile dolaylı olarak performansta etkinlik sağlanır. Tutunmayan kimyasal maddeler sistemde birikme problemlerine neden olur.
4.2.1.2.2.3. Sistem Tutunması: İlk-geçiş tutunması kağıt makinesinin ısiak parti etkililiği ile ilgili "İken, gerçek veya toplam tutunma tüm kağıt üretim sisteminin etkililiği ile ilgilidir. Gerçek tutunma; son ürün olan kağıt içerisindeki materyal miktannın başlangıçtaki sisteme verilen materyal miktanna oranıdır. Gerçek tutunma belirlemede çok sayıda metot mevcuttur. Unbehend ve Britt gerçek tutunma; hamur kasasına giren kati materyalin kağıt makinesinin kurutma partisi sonunda ürün içerisindeki kah madde miktanna oranı olarak tanımlamaktadır. En basit tanımlama İse Tappi tarafından yapılmıştir. Bu tanım, pres kısmına getirilen tonajın, hamur kasasına boşalblan tonaja oranı şeklindedir(Norell et al. 1999).
Kağıt makinesi etkili bir beyaz-su antma ve döküntü geri kazanma sistemine sahipse, gerçek tutunma yaklaşık %90-95 olacakbr. Eğer, tutunma değeri bu değerin albnda ise, proses ekonomik olmayacaktır.
4 9
4.2.1.2.3. Tutunma Mekanizmaları ve Tutunmayı Etkileyen Faktörler
4.2.1.2.3.1. Tutunma Mekanizmaları
Kağıt üretim sistemlerinde tutunma iki temel tutunma mekanizmasından biri ya da her ikisiyle birlikte meydana gelmektedir. Bunlar, mekanik tutunma (filtrasyon) ve kimyasal tutunmadır(Eklund 1991). Çözünmüş materyaller süspansiyon halindeki katılara adsorpsiyon ya da kimyasal bağlanma İle tutuiurken, süspansiyon halindeki kablar liflerin keçe oluşturması ile birlikte mekanik fıltrasyonla tutulurlar. Kırınh partiküllerin, küçük boyutlanndan dolayı safiha içerisinde tutulması zordur ve bu çok fazla materyal elekten geçecektir. Ktnnb fraksiyon, kolloidal maddelerin tutunmasını artına madde ilavesi yoksa beyaz su sistemine kanşacakrjr. Tutundurucu maddeler, kınnta fraksiyonun birbirleriyle küme oluşturmalannı veya uzun liflere adsorpianmalarını sağlayan yüzey aktif maddelerdir. Oysa, asidik bir kağıt üretim sisteminde tutulacak tüm kınntı partiküller anyoniktir. Bu yüzden, tutunma için kullanılan kimyasallar, mekanik hamur esaslı sistemler için kullanılan polietilen oksit hariç katyoniktirfGess 1998).
4.2.1.2.3.1.1. Mekanik Yolla Tutunma
Teknik olarak kağıt üretiminde safihanın oluşması bir filtrasyon prosesi olarak düşünülebilir. Safiha formasyonu büyük liflerin tutunması ile başlar. Daha sonra, tutulan lifler arasındaki gözeneklerin açıklığı azaldıkça kınnh materyal tutulmaya başlar. Bu lif tutunması, elek tarafında kaba, üst tarafta ise ince ve yoğun bir yapı meydana getirmektedir(Eklund 1991). Bu tutunma üzerine kullanılan kağıt makinesinin elek yapısı, hamurun özellikleri gibi faktörler etkili olmaktadır.
4.2.1.2.3.1.2. Kimyasal Yolla Tutunma
Kağıdın yapısını oluşturan bileşenler, kağıt üretimi sonunda kağıdı meydana getiren Uf, dolgu ve kimyasallardan oluşmaktadır. Uf süspansiyonu içindeki partiküllerin hemen hepsi eksi yüklü olduğundan artı yüklü kimyasal maddeler, tutunmayı çok yakından etkilemektedir. Kimyasal maddelerin kullanımı ile aşağıdaki faydalar sağlanabilmektedir(6ess 1983).
i- Şekil 4.1'de görüldüğü üzere, kınnb lif, dolgu maddesi ve uzun liflerin makro partikül veya küme oluşturmalarını sağlayarak safihada tutulması İstenen partiküllerin boyutunu artırır.
50
t TUTUNDURUCU MADDE
Şekil 4.1. Flokülasyon yoluyla küçük partiküllerin süspansiyon içerisinde makro partikül halinde toplanmalan ve tutunması.
2. Şekil 4.2'de görüldüğü üzere, kullanılan kimyasallar süspansiyonun bir kısmının iyonikliğini değiştirebilir ve boyutlanndan dolayı daha büyük partiküllere bağlanmalanna neden olabilir.
Şekil 4.2. Aglomerasyon / koagülasyon yoluyla küçük partiküllerin büyük liflere yapışması ve tutunması.
3- Kimyasal yolla tutunma, oluşturulan safiha İçindeki gözenek boyutunu azaltabilir. Yüksek molekül ağırlıklı karyonik polimerler, aşın fiokülasyonlu ve geniş gözenekli safiha oluşumuna neden olabilir. Yüksek molekül ağırlıklı anyonlk polimerler mikro flokülasyon ile safiha formasyonun düzelmesine neden olabilir ve bu da daha küçük gözenekli bir safiha oluşumu anlamına gelir.
Kolloidal tutunmanın seviyesi, stok içerisinde oluşan kümelerin kağıt makinesinin hamur kasası veya ıslak sondaki formasyon bölgesinde karşıiaşbklan türbüiansiara karşı dirençlerine bağlıdır. Kağıt üretiminde oluşan kümeler iki farklı gruba ayrılır. Bunlar; sıkı ve sıkı olmayan kümelerdir. Sıkı olmayan bîr küme makaslamaya maruz kaldıktan sonra ilk kümelenmede verdiği tutunmaya kadar kümelenecektir. Bu tip küme makaslamaya karşı sınırlı dirence sahiptir ve yüksek makaslama seviyelerinde tutunmada sadece ılımlı bir artış sağlar. Sıkı olmayan kümeler tuzlar ve düşük molekül ağırlıklı
51
polimerler tarafından oluşturulur. Sıkı kümeler, makaslama kuvvetleri ile karşılaştıklarında büyük direnç gösterirler ve kuvvetli türbülanslarda çok iyi tutunma verirler. Bu tip kümeler dağıtıldıklarında, tekrar oluşan küme daha düşük düzeyde tutunma gösterecektir ve bu kümeler yüksek molekül ağırlıklı polielektrolitler ve çift polimer sistemleri tarafından meydana geb"riimektedir(Hagemeyer 1992).
Aglomerasyon veya koagülasyon birbirleri ile İlişkili olan parb'küllerin yükünün değiştirilmesi olayıdır. Bu, asidik kağıt üretiminde yüksek katyonik yük yoğunluklu, düşük molekül ağırlıklı polimerin dolgu maddesinden önce süspansiyona ilave edilmesi ile yapılır. Lif kınntilan, liflerle karşılaşbnldığında daha fazla hareketliliğe ve yüzey alanına sahip olduklanndan poiimerlerle tercihli olarak ilişkiye girerler. Yüksek yük yoğunluklu bu polimerler kınnb lifler üzerinde katyonik noktalann oluşumuna neden olacaktır. Daha sonra, kınntı lifler üzerindeki katyonik merkezlerin lifler üzerindeki anyonlk merkezlere çekileceği ve bunun da kınnb partiküllerln liflerle tutunmasına neden olacakbr. Aglomerasyon ve koagülasyon terimleri kağıt yapımında birbiri yerine kullanılmaktadır. Koagülasyon su hazırlamada çalışanlarca kullanılırken, aglomerasyon direkt olarak kağıt makinesi çalışanlannca kullanılır. Koagülasyon, sistemin potansiyel zetası sıfıra yaklaştığında ve süspansiyon bileşenleri arasında maksimum bir etkileşim mevcut olduğunda meydana gelen makro partikülleri oluşturma eğilimindedir. Aglomerasyon zıt yüklü materyaller arasında oluşan etkileşimdir. Genel olarak, aglomerasyon lif partiküllerinin ve pahalı dolgulann tutunmasında yüksek görsel etkinlik istendiğinde kullanılır(Gess 1998).
4.2.1.2.3.2. Tutunmayı Etkileyen Faktörler
4.2.1.2.3.2.1. Üretilen Kağıdın Gramajı
Şekil 4.3'de görüldüğü üzere, vVeyerhaeuser'in geliştirdiği G/W testini kullanarak yapılan tutunma çalışmalan, başlangıç drenaj oranındaki değişimin kağıt gramajı ile doğru oranblı olmadığını göstermiştir. Grafik iki doğrudan oluşmakla ve bu doğrular geçiş bölgesinde birleşmektedir. İlk doğrusal çizgi bölgesinde, lif kınnblarının tutunması eleğin geometrisi ile orantılıdır. Bu yüzden, eleği geçen kınnb lif yüzdesi sabittir. Bundan dolayı, ilave edilen lif miktan île tutunma arasında doğru oranb vardır. Geçiş bölgesinde, meydana gelen safihanın geometrisi tutunma üzerinde bir etkiye sahip olmaya başlar. Bu yüzden, lif kınntılannın tutunması ağırlığın artması ile artar ve ağırlık ile tutunma arasında doğrusal olmayan bir ilişki vardır. İkinci doğru çizgi bölgesinde tutunma tekrar doğrusal duruma geçer ve safihanın geometrisi ile kontroi edilir. Böylece, gramaj ile drenaj arasındaki ilişki tekrar doğrusal hale gelir. G/W test aletinde yapılan çalışmalar safiha gramajının artması ile birlikte ilk-geçiş kınnb tutunmasının ve tutulan kınnb materyalin drenaja etkisinin arttığını göstermiştir(Gess 1989).
52
Safiha ağırlığı, g
Şekil 4.3. Safiha gramajına bağlı olarak G/W drenaj süresinin değişimi.
Bern'ler ve Begln, safihanın gramajının artmasıyla tutunma İçin gerekli olan polimer ilave miktarının azaldığını IcayderjnİşlerdirfBertner and Begin 1994).
4.2.1.2.3.2.2. Safihanın Üretildiği Formasyon Şekli
Kağıdın üretileceği lif süspansiyonu hamur kasasından fourdrinier kağıt makinesi üzerine ya hız ya da basınç formasyonu ile verilir. Hız formasyonunda, basınç formasyonuna göre safiha kısmen yavaş oluşturulur. Basınç formasyonunda lif kınnblannın başiangıç tutunması, süspansiyonun sonsuz eleğe çarpma şeklinden dolayı zayıftır. Hız formasyonunda, safihanın formasyon hızının düşük olması basınç formasyonu ile oluşan safihadan daha zayıf gerçek ilk geçiş tutunmalı bir sisteme neden olmaktadır. Bununla birlikte, bir basınç formasyon sistemi genellikle flokülantlann kullanımından etkilenmez ve tutunmayı değiştirmek İçin dozajda büyük bîr değişikliğe ihtiyaç duyulur. Diğer taraftan, hız formasyonu ile meydana gelmiş bir safiha, tutunma maddesi kullanımındaki bir değişikliğe aşın şekilde duyarlıdır ve aşın reaksiyondan kaçınmak için dozaj yavaşça değiştirilmek zorundadırfNorelI et a l . 1999).
4.2.1.2.3.2.3. Safiha İçersindeki Gözenek Boyuttan
Süspansiyon İçerisindeki liflerin daha kaba olması ve ibreli odun lif oranının artması ile, safiha içindeki gözenek boyutu artacakbr. Böylece, kınnb lifler ve dolgulann bir araya gelerek oluşturduklan makropartiküller tutunmayı etkilemek için daha büyük olmak zorunda kalacaklardır.
S3
4.2.1.2.3.2.4. Elektrolitlerin Etkisi
Elektrolitler poHelektroIitler İle selüloz yüzeyi arasındaki elektrostatik etkileşmeyi sağlamaktadır. Elektrolit içeriğindeki bir artış, polimer şeklinin düz halden kıvrımlı hale dönüşmesi için polimerin yükleri arasındaki elektrostatik etkileşime neden olur. Polimerin şekil değişikliğinden dolayı, polimer molekülü kolayca lifin hücre çeperi içerisine penetre olabilir. Adsorpsiyon başlangıçta belirli bir dereceye kadar elektrolit miktannın artması ile artar. Daha yüksek bir elektrolit içeriğinde lif yüzeyindeki negatif yüklü gruplar ile polielektrolirJer üzerindeki pozitif yüklü gruplar arasındaki elektrostatik çekim azaldığından adsorpsiyon azalır. Yüksek elektrolit konsantrasyonu polimer zincirinde bir kollapsa neden olabilir ve polimerin bağ oluşturma kapasitesini azalür. Bununla birlikte iki ve üç değerlikli iyonlar elektrostatik çift tabaka kalınlığını artıracaktan için İnorganik maddelerin konsantrasyonundan artış dolgu ve kınnti tutunmasını artirabi!ir(Hu!kka and Deng 1999).
4.2.1.2.3.2.5. Safihadan Su Uzaklaştırılması
Foiller ve tabla silindirlerinin uyguladığı vakum safihayı açık tutma eğilimindedir ve bu, tutunmayı azalbr. Kısmen güçlü vakum basınç formasyonu ile oluşmuş safihada süspansiyondan su uzakiaştınlması için gereklidir. Safiha formasyonunun hızı arttıkça suyun safiha İçerisinden çekilmesi için kuvvetler daha büyür. Basınç formasyon sisteminde safiha kısmen yavaş hızda oluşturulduğu için gerekli olan vakum hız formasyonunun kullanıldığı kadar yüksek olmayabillr(Norell et al. 1999).
4.2.1.2.3.2.6. Odun Türünün Etkisi
İğne yapraklı odun lifleri yapraklı ağaç odunu liflerinden 2-3 kat daha uzundur. Aynı zamanda, bir iğne yapraklı odunu lifi yapraklı ağaç odun lifiyle aynı serbestlikte karşılaşbnldığında daha esnektir. İğne yapraklı ağaç odunu lifleri, safihanın sağlamlığına katkıda bulunmasına ek olarak, süspansiyonun Büzülmesinde birbirine dolaşmış bir .keçe oluşturacaktır. İğne yapraklı ağaç odun liflerine göre daha kısa ve daha sert olan yapraklı ağaç odunu lifleri, bu keçe içerisindeki boşluklara akma ve buralan doldurma eğilimi göstermektedir.
4.2.1.2.3.2.7. Uf Kabalığının Etkisi
Kağıt yapımında, kabalık lifin esnekliğini tanımlamak İçin faydalıdır. Yüksek kabalığa sahip lif düşük bir kabalığa sahip lifden daha az esnek olacakbr. Hacimli bir safiha doğal olarak yapısı içerisinde daha büyük boş bölgelere sahip olacaktır. Tutunma, keçe içerisindeki bu tip bölgelerin daha düşük süzme direnci göstermesinden dolayı daha düşüktür(Gess 1998). Lif kabalığı; 100 m uzunluğundaki lifin miligram ağırlığı olup decigrex (DG)
54
cinsinden ifade edilir. Kaba lifler 30 mg/100 m., ince lifler ise 10 mg/lOOm.'den aşağı olan liflerdir (Clark 1978).
4.2.1.2.3.2.8. Hamur Ürerim Prosesinin Etkisi
Farklı hamur üretim prosesleri kınnfa mlktarlan ile iif esnekliğini değiştirecektir. Tipik olarak mekanik hamur üretimi life çok daha fazla hasar verir ve daha çok kınnb lif oluşumuna neden olur. Lif kabalığındaki farklılıklar hem hücre çeper kalınlığına hem de hücre çeperi içerisinde kalan lignin miktanna bağlı olabilmektedir. Hücre çeperi odun içerisinde bulunan ligninin %40-50'sini taşımaktadır. Daha kalın bir hücre çeperi daha az esnek olacaktır. Mekanik hamur üretimi sadece lifleri birbirinden ayınrken, kimyasal hamur üretimi liflerden ligninl uzaklaştırmaktadır. Lignin hücre çeperi içerisinde bir birleştirici gibi hareket eder ve lif esnekliğini azalbr(Gess 1998).
4.2.1.2.3.2.9. Çözünmüş Organik Materyallerin Etkisi
Kağıt üretim sisteminde kullanılan suyun tekrar kullanımındaki arbştan dolayı kağıt makinesi su sistemleri yüksek düzeyde organik ve inorganik madde içerir. Kolloidal organik materyaller kağıt hamuru üretilirken oluşur. Ömek olarak termomekanik hamur üretiminde odun liflerine hidrodinamik makaslama kuvvetleri ve ısı uygulanır. Bu yüzden odun polimerlert sıvı faza geçer. Bu çözünmüş organik kolloidler genellikle anyonik yapıda olup lif tutunmasını olumsuz yönde etkiler. Bu anyonik materyaller beyaz su sisteminde toplanır ve tutundurucu maddeler ile nişasta gibi katyonik ilave maddelerin performansını etkilemektedir. Anyonik materyalin miktanm azaltmak için kağıt makinesi sistemine katyonik maddeler ilave edilir. Bu amaçla şap uzun yıllardan beri kullanılmaktadır. Gazete kağıdı üretiminde kullanılan pozitif yüke sahip olmayan polietilen oksit, bentonit ve fenolik reçine gibi tutundurucu maddeler bu anyonik maddeler tarafından engellenmemektedir(Gibbs et al. 1997)
4.2.1.2.3.2.10. Dövmenin Etkisi
Dövme sırasında kınnti lif ve lif fraksiyonu meydana gelir. Bu da daha düşük tutunma ile sonuçlanır. Hamur kasası için kınnti miktannın tutunma üzerine etkisi Şekil 4.4'de verilmiştir. Hamur süspansiyonu içerisinde kınnti yüzdesi artığında, safiha İçerisindeki kınnb tutunmasını azalır(Gess 1998). Bu nedenle dövmenin kontrolünün iyi yapılması ve disk bıçaklannın yapısı iyi izlenmeli, hamurun rafinöre verilişinde yanlışlık yapılmamalıdır.
55
Şekil 4.4. Hamur kasastndaki kırma oranı ile tutunma arasındaki ilişki.
4.2.1.2.3.2.11. Konsantrasyonun Etkisi
Çeşidi araştırmalar konsantrasyonun artması ile tutunmanın artacağını göstermiştir. Safihanın başlangıç süzülme direncinin daha yüksek konsantrasyonda arttığı teorik olarak kabul edilir. Daha yüksek direnç daha fazla tutunmaya neden oiur. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyondaki hamur süspansiyonu formasyon ve tutunma maddeleri kuilanmaksızm daha düşük formasyona sahip kağıtlar verecekb"r(Gess 1998).
4.2.1.2.3.2.12. Sistem Kapalılığının Tutunmaya Etkisi
Kağıt fabrikasında kayıplan azaltmanın ve materyalleri kağıt yapısı içinde tutmanın yollanndan biri fabrikayı terkeden suyun miktannı ve kalitesini kontrol etmektir. Fabrikanın kapalı hale getirilmesi kirlilik yükünü azalbr, fakat beyaz su ve hamur kasası sistemlerinde çözülmüş kafa cranlannda da çok büyük artışa neden olur. Eğer; su, sistemden çok az veya hiç boşaltma olmaksızın tekrar kullanılırsa lifler tarafından tutulmayan çözülmüş kafa madde miktar ı sistemde dengenin oluştuğu noktaya kadar artacaktır(Hagemeyer 1992). Geri kazanılan beyaz suda kırıntı materyal miktannın artması safiha dayanımı üzerine olumlu bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Karton üretimi İçin genel kanı su kapalılığının safiha dayanımı üzerine önemli bir etkiye sahip olmadığı yönündedir(GIİbert et al 2000).
4.2.1.2.3.2.13. Kağıt Makinesi Dizaynının Tutunmaya Etkisi
Kullanılan elek tipinden bağımsız olarak, drenaj oranı ile birlikte türbülans/makaslama gücünü yönetmek ve kontrol etmek son safihanın formasyonunu ve tutunmasını belirlemektedir. Genel bîr kural olarak,
5 6
yavaşlatılmış drenaj en yüksek tutunmaya yol açacaktır. Bununla birlikte, yeterli tyrbijtşnsm olrrıaması, lif fiokülasyonuna sebep olarak formasyon kalitesini düşürecektir, Gazete kağıdı üreten fabrikadan elde edilen verilere göre ilk geçiş tutunmasının tüm makine hızı aralığında kısmen sabit kaldığı görülmüştür. Bununla birlikte cetvel ağzından gelen süspansiyon hızı artbkça tutunmanın düştüğü görülmüştür.
Safiha formasyon prosesinin ilk adımı süspansiyonun homojen olarak cetvel ağzından boşalmasını sağlamaktır. Lif yönelmesini ve küme boyutunu kontrol etmek için kullanılan faktörler; türbülans, seyreltme ve hidrodinamik makaslamadır. Türbülansın yanısıra akım dağıtıcı içerisindeki makaslama kuvvetleri de tutunmayı azaltacaktır. Yüksek türbülans lif kümelerini dağıtmak ve böylece safihanın formasyonunu düzeltmek için istenmektedir. Bu kümelerin yüksek tutunma elde etmek için kınnb materyal ve kül tutunması için gerekli olduğu unutulmamalıdır.
Liflerin safiha içerisinde birleşmelerinden önce, tutunması gereken parb'küllerin şeklini ve boyutunu belirleyen faktör foiTnasyon eleğinin dizaynıdır. Özellikle basınç formasyonunda formasyon eleğinin porozitesl erken su uzaklaştırma fazında tutunma miktannı direkt olarak etkileyecektir. Formasyon eleğinin gözenek boyutu azaldıkça, kınnb materyalin toplandığı süzme mekanizması baskın olacaktır. Formasyon tablası geleneksel olarak eleği desteklemek için göğüs silindiri ile ilk drenaj levhası arasına yerleştirilir. Modern formasyon tablalan eleğe desteklik görevi yapmasının yanında süspansiyona titreşim vererek dağılmasını ve elek üzerinde lif kümelerinin oluşmasını engellemek için geliştirilmiştir(Gess 1998).
Tabla silindirleri, formasyon tablasından sonra yer alan ilk drenaj elamanıdır. Tabla silindirinin çapı kağıt makinesinin hızı ve genişliği artbkça artmaktadır. Tabla silindiri safiha üzerinde pozitif bir basınç meydana getirir ve bu basınç hemen ardından vakum meydana getirmektedir. Hız arttıkça, vakum miktan hızın karesiyle orantılı olarak artmaktadır. Aşın vakum mîktan safihanın formasyonuna zarar verebilir ve "stok atlaması" olarak bilinen duruma neden olabilmektedir. Safiha yapısının bozulduğu her durumda, drenaj fîlitrasyon meydana gelmeksizin artar ve tutunmada düşme meydana gelir.
Foillerin pozisyonu ve açısı, dalgalanma ve drenaj miktannı belirlemektedir. Sonsuz eleğin ortalannda geniş açılı fail kullanıldığında kağıdın görünümü biraz düzelmekte, fakat tutunma azalmaktadır. Foil açısının l°'den 2°'ye çıkartılması dolgu maddesinin tutunmasını azaltmaktadır. Hamur kasasından 1.5 m mesafede foil açısının l°'den 1.5°'ye gkarfalması formasyonu düzeltmektedir. Tahmin edileceği gibi foil açısının artınlması türbülans ve drenaj miktannı artırmaktadır. Foilin çıkardığı su miktan konsantrasyona da bağlıdır. Sonsuz eleğin başında foil açısının biraz artınlması tutunmayı artırmakta, fakat daha büyük açı tutunmayı
57
azaltmaktadır. Optimum foil ağsı kullanılması tutunma ve formasyon için olumlu etki yapmaktadır. Yaş emid kasalarda tutunma artar, iki yüzlülük azalır. Tutunma miktarı makine hızına bağlı olmadığından dolgu maddesi ve ince materyal oranı yüksek kağıt yapılabilir.
4.2.1.2.3.2.14. Kullanılan Tutundurucu Maddenin Yük Yoğunluğu ve Molekül Ağırlığı
Maksimum adsorpsiyonun meydana geldiği polimer için optimum bir moiekül ağırlığı mevcuttur. Katyonik poliakrilamldle yapılan çalışmada, başlangıçta katyonikliğin artması ile elektrostatik çekim artar ve polimerin adsorpsiyon miktan artar. Yüksek yük yoğunluğunda lif yüzeyinin tekrar yüklenmesinden dolayı daha fazla adsorpsiyon olması engellenir ve adsoıpsîyon miktan düşmeye başlar. Kural olarak, polimer adsorpsiyonu molekül ağırlığının artması ile aynı polimer zincirinde gittikçe artan adsorpsiyon bölgelerine bağlı olarak artar. Moieküi çok uzun hale geldiğinde etki azalacakbr ve molekül ağırlığının 100.000'den fazla olması durumunda bu etki önemsiz olmaktadır. Bununla birlikte, pollmeıierin selüloz üzerine adsorbe olmalan genellikle molekül ağırlığının artması ile azalmaktadır. Çünkü, polimerin hücre çeperindeki iç yük noktalanna girişi azalmaktadır. Hücre çeperine olan penetrasyonun azalması aynı zamanda erken yük dönüşümüne neden olur ve bu, polielektrolltin adsorpslyonunun devam etme olanağını azaltmaktadır(Eklund 1991).
4.2.1.2.3.2.15. İletkenlik ve Reaktiflik
Beyaz suyun İletkenliği bir kağıt fabrikasında tutunmayı etkileyen en önemli faktördür, iletkenlik hamur süspansiyonu içersindeki anyonik ve çözünmüş kablann bir ölçüsüdür. İletkenlik, fabrika kapalı sistemde çalıştırdığında ve ton başına daha az su kullanıldığında bir sorun olmaktadır. Bir sistemin iletkenliği kağıt hamuru süspansiyonundan tek ve çift değerlikli iyonlann varlığına bağlıdır. Dolayısıyla, kağıt üretiminde süspansiyonunun iletkenliğinin artışı, polimer ve kağıt süspansiyonunu oluşturan bileşenler arasında daha düşük çekim gücü doğuracaktır. Bu da kağıt üretim sisteminde bir reaksiyonun oluşması için gereken süreyi uzatacakbr. Bir polimerdeki itme gücünün azalması polimerin şeklinin doğrusaldan küresele dönüşmesine, bu da polimerin yüzey alanının azalması anlamına gelmektedir. Azalan çekim ve azalan polimer yüzey alanı nedeniyle hem kanşbrma hem de ilave polimer arbşı polimer ve süspansiyon arasındaki etkileşim için gerekli olacakbr. Bu da lif süspansiyonuna ilave edilecek polimerin miktannm arbnlması anlamına gelmektedir.
Kağıt yapım sisteminde polimerin şeklindeki değişim, saf suda çözünen polimerin viskozitesiyle fabrika suyunda çözülen aynı polimerin viskozitesinin
• karşılaştinlması ile belirlenebilir. Saf sudaki polimerin viskozitesine göre fabrika suyundaki polimerin viskozitesinin daha düşük olması, polimerin
58
şeklinde doğrusaldan küresele doğru değişimin meydana geldiğini göstermektedir. Viskozitede daha büyük bir farkın oluşumu aktifliğin azalması anlamına gelmektedir(Gess 1998).
4.2.1.2.3.2.16. pH' ın Etkisi
Tüm tutunma mekanizmalan yüke bağlı olduğu ve çoğu fonksiyonel İlave maddeleri iyonik olduğu için, bunlann işlevselliği pH' ın değişmesinden büyük oranda etkilenir. Asidik koşullarda, H+ îyonlan protonlaşır ve karboksil gruplan üzerindeki anyonik yükü nötralize eder(Gess 1998). pH arttığında selüloz üzerindeki karboksil gruplan yeniden protonlaşır, daha fazla yüklü bölgeler oluşur ve sonuçta, yük yoğunluğu artar(£kiund 1991).
4.2.1.2.3.3. Tutundurucu Maddeler ve Etki Şekilleri
4.2.1.2.3.3.1. Tutundurucu Maddeler
Kağıt endüstrisinde kullanılan tutundurucu maddeler, inorganik tutunma maddeleri, doğal organik esaslı tutunma maddeleri ve sentetik, suda çözülebilir organik poiimerler olarak gruplandıntabilir(Roberts 1996).
4.2.1.2.3.3.1.1. İnorganik Tutundurucu Maddeler
4.2.1.2.3.3.1.1.1. Şap
En önemli inorganik tutunma maddesi şapbr. Temel kullanım alanı; kolofan iç yapışbrmasında çökelmeyi kontrol ederek performansı artırmaktır. Bununla birlikte, tutunma ve drenajı iyileştirir ve zift oluşumunu azaltma üzerine de etkisi vardır(Casey 1981). Şapın kimyasal formülü AI 2(S0 4) 3.18 H2O olup her pH' ta farklı bir kompleks oluşturur. Hamur ve kağıt içinde şap kullanımı için etkili pH aralığı 4,3-6,5 arasındadır. pH 4,3'ün albnda
alüminyum iyonu çözelti içinde kalır, pH 6,5in üstünde iken A l + 3 tamamen
suyun OH iyonu ile reaksiyona girer. Bu nedenle asîdîk ortamdaki kağıt üretiminde kullanılır(Doiron 1998).
Şap %0.5-3 konsantrasyonlarda kullanılmaktadır. Şapın koagülasyon
mekanizması, stok bileşenlerinin negatif yüklerinin A l + 3 Îyonlan ile nötralizasyonu sonucu meydana gelir. Alüminyum kullanımının en önemli dezavantajı; parlaklık kaybı ve sülfat anyonlanndan dolayı paslandıncı olmasıdır. Aynca, sülfürik asit kullanımı ile polisakkaritlerin degradasyonuna neden olmaktadır(Roberts 1996).
4.2.1.2.3.3.1.1.2. Poli-Alüminyum Kloriir (PAC)
Poli-alüminyum klorür, 'alüminyum kloriir (AICI3) ve sodyum
59
karbonattan (Na 2 C0 3 ) üretilen inorganik polimerierdir. PAC şaptan daha fazia nötral olduğundan, daha yüksek pH' ta kullanılabilir bir kompleks oluşturur. Bu yüzden etkili kullanım için maksimum pH, şap' ta 6.5 iken PAC'da 7.5'e kadar çıkabilir. PAC'Ier yapılanndan ve alkaliliklerinden dolayı şaptan daha fazla yük yoğunluğuna sahiptirler. PACler şaptan farklı olarak nötral pH'ta (6,5-7,5) etkili bir koagülant olarak İş görürler. Bazı İnorganik maddeler tutunmaya yardım etmek İçin diğer kimyasal maddelerle birlikte kullanılır. Buna örnek olarak salisik asit ile katyonik nişasta kombinasyonu verilebilir. Bu kombinasyonun asıl amacı; safiha dayanımını artırmaktır. Alkali ile aktif hale getirilmiş bentonitin nontyonik bir poliakrilamidle birlikte kullanımı tutunmayı ve drenajı artırmak İçin tercih edilmektedir{Roberts 1996).
4 .2.1.2.3.3.1.2. Doğa! Organ ik Esaslı T u t u n m a Madde le r i
Bu gruba giren tutunma maddelerinden en önemlisi katyonik nişastadır. Mısır ve patates esaslı katyonik nişastalar asit veya alkalen kağıt üretiminde kağıdın sağlamlık özelliklerini arttırmak ve alkalen kağıt üretiminde yapışürma için katyonik bir kaynak olarak 20-30 yıldan beri kullanılmaktadır. Bu maddeler uygulamaya bağlı olarak 3-15 kg/ton dozajda kullanıldıklannda tutunmaya etkileri mümkündür. Katyonik nişasta ıslak sondaki stokun katyonik İsteğine etki eder ve koagülant olarak hareket ederek lifin karboksil gruplarını (-COO) nötralize eder. Son yıllarda kullanılan en yaygın katyonik nişastalardan bir tanesi amonyum 2.3-epokstpropiltrimetil klorür ile reaksiyona sokulmuş bir nişastadır. Şekil 4.5'de görüldüğü üzere bu nişasta tüm kağıt üretim pH aralığında özelliklerini devam ettiren dörtlü bir amin taşımaktadır(Doiron 1998).
4 .2 .1 .2 .3 .3 .1 .3 . Sente t ik , S u d a Çözülebilir Organ ik Po l imer l e r
Kağıt endüstrisinde tutundurucu madde olarak sözü edilen maddeler sentetik, suda çözülebilir organik pollmerlerdir. Üretim prosesinin dizaynında ana düşünce; optimum tutunma ve drenaj elde etmektir. Polimerler; anyonik, katyonik veya non iyonik olabilirler. Bu maddelerin molekül ağırltklan performansları üzerinde büyük bir etkiye sahiptir(Roberts 1996).
4 .2 .1 .2 .3 .3 .1 .3 .1 . Poliamînler
Bu koagülantlar dlmetil amin ve epiklorohidrin kopolimeri olarak tanımlanır ve aşağıdaki genet formüle sahiptirler.
C-N +-{CH 3)2-CH(OH)-(CH)J n (CT)n
so
n = 300-700
Yukarıdaki formül çapraz bağ yapılı 30.000-50.000 molekül ağırlıklı poliamin koagülanb olarak tanımlanır. Daha yüksek molekül ağırlıklı polimerleri çapraz bağlanma reaksiyonlanndan dolayı üretmek zordur. Katyonik yük, dörtlü amin (N + ) bölgesinde bulunmaktadır. Nötralize edici olarak, poliamînler kağıt yapım endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Poliaminler, alkalen ıslak sonda sentetik yapıştırmanın katyonik bileşeni olduğu gibi, çift bileşeni! tutunma sistemlerinde ilk bileşen olarak da kullanılmaktadır. İkili sistemde poiiakrilamidie birlikte kullanıldığında, kullanım oranı 2-5 kg/ton'dur. Tek olarak kullanıldtklannda, poliaminler düşük moleküllerinden dolayı tutunma üzerinde çok az etkiye sahiptirler. Poliaminler sadece %50 aktif çözelti olarak, sıvı şekilde bulunmaktadırlar.
4.2.1.2.3.3.1.3.2. P o l i - D A D M A C
Poli-DADMAC (polydiallyldimethylammonlum chloride) aşağıdaki formüle sahip sentetik bir organik polimerdir.
Molekül ağırlığı 125.000-2.000.000 arasında değişir. Yapısal olarak, poii-DADMAC asıl oiarak doğrusaldır ve molekül ağırlığı 500.000 üzerine çıkarsa zayıf olarak çapraz bağlanmaya meyleder. Düşük molekül ağırlıklı DADMAC 1ar etkili yük nötrleyicileridlr. Aynı zamanda, poliakrilamid flokülantlı çift blleşenli tutundurucu sisteminde İlk bileşen olarak etkili şekilde kullanılırlar. Daha yüksek molekül ağırlıklı poli-DADMAC lar ince stoka ilave edildiğinde tek başına etkili tutunma maddesi olarak kullanılabilmektedirler. Tutunma arbşı, doğru kağıt üretim şartlan ile birlikte dengelendiğinde 0,5 kg/ton'dan daha az miktarda ilave edildiklerinde, % 1 0 kadar yüksek olabilmektedir.
Molekül ağırlığı ve molekül boyutuna bakılmaksızın, tüm DADMAC lar kesinlikle aynı yük nötralizasyon enerjisine sahiptirler. Çünkü bir birimdeki yük yoğunluklan değlşmemektedir. Dörtlü amin grupları Şekil 4.6'da görüldüğü gibi pozitif yüke sahiptir(Dolron 1998).
Şekil 4.6. Poli-DADMAC molekülü.
61
4,2.1.2.3.3.1.3.3. Po l i e t i f en jmin iPBQL
Polieb'lenimin ve türevleri kağıt endüstrisinde drenaj ve tutunmayı geliştirmek için uzun zamandan beri kullanılmaktadır. Polimer, yüksek reaktifiiğe sahip etileniminin asit katalizörü varlığında sıvı solüsyon içinde polimer ilavesi ile halka açılması reaksiyonu yoluyla üretilmektedir(Roberts 1996).
PH koagülantı lineer bir yapıya sahip olabilir veya küçük miktarda epiklorohidrinle çapraz bağlı olabilir. PB 'n in basit yapısı aşağıda gösterilmiştir.
[-CH2 -CH r N(CH 2 -CH r NH 2 ) -CH 2 -CH 2 -NH-CHrCH 2 -NH-] n / 4
n = 500-7000 PFJ molekül ağırlığı 80.000 ve 1.200.000 arasında değişmekte olup çapraz bağlanma derecesi reaksiyon süresine ve ilave edilen eplklorohidrin miktanna bağlıdır. PETnin yapısı, mevcut yükü veya nötralize etme yeteneğini etkileyebilir. Küçük, daha doğrusal yapı, bazı amin gruplannın molekül içinde gizli olarak bulunduğu üç boyutlu PFJ'den daha fazla katyonikliğe sahiptir. Şekil 4.7'de görüldüğü gibi PEI molekülü dörtlü amin grubu içermemektedir.
S e k o n d c r
Şekil 4.7. PFJ ' nin basit yapısı.
4.2.1.2.3.3.1.3.4. Islak Sağlamlık Reçineleri
Islak sağlamlık reçineleri koagülant özelliğine sahip katyonik polimerierin tüm özelliklerine sahip olma yanında ıslak sağlamlığı etkileme özelliğine de sahiptir. En fazla kullanılan ürün, polvarrıjd-polvamin-epiclorohidrin veya PPE'dir. PPE' nin şematik gösterimi Şekil 4.8'de verilmiştir. "Bu maddenin kullanımında etkili pH aralığı 5,5-8,5 arasındadır.
62
{— N H — R N R N H C O — R — C O — I 3
\ tu 500 -OH.
Şekil 4.8. PPE molekülü.
4.2.1.2.3.3.1.3.5. Poliakrilamid (PAM)
Akrilamid esaslı polimerler dünya çapında en yaygın kullanılan tutunma maddeleridir. PAM' 1er önemli bir tutunma arbşı istendiğinde bütün kağıt türlerinde kullanılır. Bu ürünler kab, çözelti ve emülsiyon formlannda üretilir. Akrilamid polimerleri aşağıdaki yapıya sahiptir.
-[-CH2-CH(CONH2)-CH2-CH(CONH2)-CH2-]- n
n=3.00û-36.000
İyonik olmayan poliakrilamid 500.000-7.000.000 arasında molekül ağırlığına sahiptir. Molekülün doğrusallığına etki eden ve partiküller arasında köprü bağının olmasına müsaade eden akrilamid ana zinciridir. Katyonik poliakrilamid; akrilamid ile çeşitli akrilik asit türevlerinin kopolimeridir(Roberts 1996). Trimetil-aminoetil metakrilat gibi belirli katyonik monomerierin poiimerizasyon kademesinden önce akrilamide göre belirli oranlarda ilave edilerek, istenen yükte katyonik pollakrilamidler üretilebilir. Polimerierin yük yoğunluğu katyonik monomerin molekül ağırlığına bağlı olarak 0.75-3.5 mVai/gal arasında değişmektedir. Katyonik poliakrilamltin formülü basit olarak Şekil 4.9'da gösterilmiştir(Roberts 1996).
CH2=C R: v « I
2
"c—O-CH 2-CH 2—N—n 3 X 3
Şekil 4.9. Katyonik poliakrilamid molekülü.
Katyonik bir PAM kınnb partiküllere yaklaştığında elektrostatik çekim ile bu fraksiyon üzerine adsorplanır. Bu olay katyonik flokülanbn temel rolü olmamasına rağmen yük nötralizasyonu ile çift tabakalann daralmasına da yardım eder. Partiküller birbirlerine yaklaştıklannda köprü oluşturma meydana gelebllir(Doiron 1998). Uriek ve Fisher, katyonik pollakrilamidlerin çok etkili su uzaklaştırma ve drenaj maddesi olduklarını buimuşlardır(Urich
63
and Fisher 1976).
Anyonik poliakrilamid, akriiik asit veya sodyum akriiatın kopoiimerleridir. Fakat, poliakrilamidlerin istenen yük yoğuniuğuna kadar hidroliz ile de üretilmesi mümkündür(Eklund 1991). Kağıt stok sisteminde şap veya düşük molekül ağırlıklı katyonik reçinelerle ön muamele ile katyonik özellik verilmiş yüzeylere adsorbe olurlar. Bu parçalar anyonik polimerler için birleştirici nokta olarak hareket ederler(Casey 1981). Anyonik poliakrilamîdin bir molekülü Şekil 4.10'da verilmiştlr(Roberts 1996).
-+-CH,—CH—CH,—CHV v | | A ı
C NH2 CT O*
Şekil 4.10. Anyonik poliakrilamîdin molekülü.
4.2.1.2.3.3.1.3.6. Polietilen Oksit (PEO)
PEO tamamıyla noniyoniktir ve etilen oksid monomerinden üretilir. Basit yapısı aşağıda gösterilmiştir.
-[-O-CCH^rO-CCH^rO-CCHjîrO-]-,, n= 12.000-40.000
PEO'ler yaklaşık 2.000.000-6.000.000 molekül ağırlığına sahiptirler. Bu polimer büyük miktarda lineerdir ve tutundurucu madde olarak kullanılması için molekül ağırlığı yaklaşık 4.000.000 olmalıdır. Glbbs ve Pelton, 2 milyon molekül ağırlığına sahip PEO' nun çok zayıf çöktürülmüş kalsiyum karbonat kümeleri ve zayıf kümelenme verirken 4-8 milyon molekül ağırlığına sahip PEO'nun güçlü bir elastik küme ve iyi bir kümelenme verdiğini kaydetmişlerdlr(Gibbs and Relton 1999).
Pelton, Ailen ve Nugent, 17 farklı polimer kullanarak yapbklan çalışmada yüksek bir molekül ağırlığına sahip PEO'nun gazete kağıdı üretiminde kınnü tutunmasında en etkili polimer olduğunu ve PEO' nun beyaz sudaki kolloldal zift konsantrasyonunu azalhrken kağıdın fiziksel özelliklen üzerine etkisi olmadığını tespit etmişlerdir(Relton et al . 1980).
4.2.1.2.3.4. Tutunma Mekanizmaları
Tutundurucu maddelerin çalışma mekanizmalan üç büyük gruba aynlır. Bunlar, koagülasyon, makro fiokülasyon ve mikro flokülasyondur.
4.2.1.2.3.4.1. Koagülasyon
Şekil 4.11'de görüldüğü üzere koagülasyon, küçük partiküllerin ve
64
kolloidal maddelerin koagülant olarak adlandınlan madde ile nötrallze edildiğinde, bu partiküllerin sıvı ortam içerisinde bir küme meydana getirmesi olayıdır. Koagülant, kağıt yapım stokundaki partiküllerin negatif yüklerini nötrallze eden, çok büyük katyonik yüke sahip poiimerlk bir kimyasal maddedir. Bu grupta bulunan yaygın maddelere şap, poliamlnler, polyDADMAC ve polletjlemin (PEI) örnek olarak verilebilir(Doiron 1998).
Şekil 4.11. Koagülasyon mekanizması.
Koloidal kanşımlann koagülasyon oranı değişik yöntemlerden yararlanılarak hesaplanabilmektedir. Fakat, endüstriyel uygulamalarda, koagüle edilecek madde mîktan süspansiyon içinde çok düşük konsantrasyonda ise koagülasyon süresi oldukça uzun bir süre olacakbr. Aynca, kritik koagülasyon konsantrasyonu dlspersiyona farklı konsantrasyonda bir elektrolit ilave edilerek ve birkaç saat sistemindeki değişim gözlenerek belîrlenebilmektedir(Stenius 2000).
O 4.2.1.2.3.4.2. Fiokülasyon
Fiokülasyon senteb'k veya doğal bir flokülant ile kağıt yapım stoku bileşenleri arasındaki bir elektrostatik bağlanma reaksiyonudur. Bu reaksiyon mikro kümeler veya makro kümeler şeklindeki bir kümelenme olan bu bileşenlerin flokülasyonuna neden oiur. Makroflokülantlann köprü oluşturarak bağlanma teorisi bu bölümde detaylı olarak daha sonra tanımlanacakbr . Şekil 4.12'de fiokülasyon mekanizmasının gösterimi verilm!şfjr(Dolron 1998).
Flokülant, belirli bir yüke ve yüksek bir molekül ağırlığına sahip ve stok ile fiokülasyon mekanizması yoluyla reaksiyona giren polimerik bir kimyasaldır. Yaygın örnekleri, poliakrilamidler (PAM) ve polieb'len oksitlerdir. Bir fiokülasyon maddesi ile koagülasyon maddesi arasındaki fark belirgin olmamasına karşın genel olarak fiokülasyon maddesi 500.000 Dalton' dan fazla molekül ağırlığına sahip iken koagülasyon maddesi 50.000-500.000 Dalton arasında bir molekül ağırlığına sahiptir. Aynca, fiokülasyon maddesi anyonik, katyonik ve nötral olabilirken koagülasyon maddeleri sadece katyoniktir(Polverari et al. 2001).
Şekil 4.12. Fiokülasyon mekanizması.
65
4.2.1.2.3.4.2.1 Makra Flokülasyon
4.2.1.2.3.4.2.1.1. Patch Flokülasyonu
Patch flokülasyon teorisi koagülasyon teorisinden farklıdır. Bu teori, yüksek bir katyonik koagülantiarla negatif yüklü partiküiler üzerinde katyonik noktalann oluşmasına dayanmaktadır. Bu katyonik noktaiar, negatif yüklü komşu partikülü Şekil 4.13'de görüldüğü üzere elektrostatik kuvvetle çeker!er(Doiron 1998, Stenlus 2000).
Şekil 4.13. Patch flokülasyonunun şematik gösterimi.
Yüksek yük yoğunluklu düşük molekül ağırlıklı katyonik polielektrolitler anyonik partiküllerle kanşbnldıklannda, polimer moleküllerinin partikül yüzeyine tamamen adsorplandığına ve partikül yüzeyinde pozitif yüklü noktalar meydana getirdiğine inanılmaktadır. Partikülün diğer bölgeleri anyonik kalırken, polimerin adsorplandığı noktalarda negatif yük etkisini kaybeder. Polielektroüt ilave edildikten sonra, pozitif yüklü nokta ile diğer bir partikülün pozitif nokta oluşmamış bölgesinin çarpışması flokülasyona neden olmaktadır. Kümelenme oranı basit bir elektrolitle oluşturulan yük nötralizasyonunkinden daha büyüktür. Koagülant adsorpsiyonunun meydana gelmesi için, koagülant ile partiküiler arasında güçlü bir reaksiyonun olması gereklidir. Koagülasyon ile patch flokülasyonu arasındaki basit fark; koagülasyonda iyi bîr partikül kümelenmesi elde etmek için negatif yüklerin tamamen nötralize edilmesi gerekmemektedir. Patch flokülasyonu ile oluşturulan küme, koagüiasyonla meydana gelen yapıdan daha sağlamdır. Çünkü, elektrostatik ve Van Der VVaals kuvvetleri aynı yönde çalışmaktadır. Patch oluşumu prosesi boyunca, koagülant molekülleri partikül üzerlerine düz bîr şekilde adsorbe olur. Partikül aglomerasyonuna neden olan elektrostatik kuvvetler, küme formasyonunu reversîbil yapmaktadır. Bu tip küme, sağlamlık kaybı olmadan bir çok kere kendini oluşturabilir. Pollaminler, poly-DADMAC, PEI ve PPE bu tip yapıyı oluşturma yeteneğine sahiptir. Patch flokülasyon teorisi makroflokülasyon ile koagülasyon arasındaki bir olayı göstermektedIr(Doiron 1998).
4.2.1.2.3.4.2.1.2. Bağlanma Modeli
Bağ oluşturma ile meydana gelen flokülasyon, makroflokülasyon olarak tanımlanan en yaygın mekanizmadır. Bu teoride, polimer çeşitli kağıt hamuru süspansiyonuna ait partiküiler arasında köprüler oluşturur. Yüksek molekül ağırlıklı polimerin çeşitli parçalan farklı adsorpsiyon bölgelerine
66
bağlanır ve diğer kısımian beyaz su içerisine uzar. Bu uzantilar kendileri ile çarpışmaya giren diğer partiküiler tarafından adsorbe edilebilen kıvrımlar ve kuyruklar meydana getirir. Kolloidal partiküllerin yüksek molekül ağırlıklı pollmerler ile flokülasyonu köprü oluşturma mekanizması ile meydana geldiği kabul edilmektedir. Bu mekanizmada, polimer halka ve kuyruk şeklindeki uzantilannı sıvı faza salarak partikül yüzeyine adsorplandığı kabul edilmektedir. Bu uzantılar çift tabakanın dışına çıkar ve flokülasyon bu uzanbların ikinci partikülün yüzeyine adsorbe olması ile oluşur. Köprü oluşturma flokülasyonu partiküllerin çarpışma frekansına bağlıdır ve partikül çift tabakalan arasındaki itme burada önemli rol oynamaz. Burada, polimer yüksek bir molekül ağırlığına ve köprü oluşturmaya müsaade eden lineer bir yapıya sahip olmalıdır. Şekil 4.14'de negatif yüklü partikül ile katyonik bir flokülant arasındaki bağlanma tipine ait flokülasyon modeli görülmektedîr(Stenius 2000, Doiron 1998).
Şekil 4.14. Bağlanma flokülasyonu.
Bu durumda, partikül yüzeyine adsorpsiyon, elektrostatik çekim ile meydana gelmektedir. Polimer konformasyonu flokülasyonun olup olmayacağını belirleyen faktördür. Oluşan halkalar ve kuyruklar partiküllerin difüze edilmiş tabakalarının kalınlığından en az iki kat daha uzun olmalıdır. Polimerin yük yoğunluğu ve molekül ağırlığı da önemlidir. Daha yüksek molekül ağırlığı köprü oluşturmayı artınr, çünkü, daha uzun polimer zinciri partikül yüzeyinden sıvı ortama daha fazla uzanır. Polimer yük yoğunluğu polimerin partikül yüzeyine çekimin'ı ve makra molekülün yüzeye bağlandığı bağlanma kuvvetini etkilemektedir(Hagemeyer 1992).
4.2.1.2.3.4.2.1.3. Sterik Stabilizasyon
Uzun zincirli polimerler partikül yüzeylerine adsorbe edildiklerinde bir partikülün üzerindeki halkalar ve kuyruklar diğer partikül üzerindeki halkalar ve kuyruklan partiküllerin kümelenmeleri İçin gerekli yaklaşmayı önleyerek engeller. Bu durumda sistem stabilize olabilir. Sistemi stabilize eden bu polimerler normal olarak iyonik olmayan yüksek molekül ağırlığına sahiptir. Sterik stabilizasyon modelinin şematik gösterimi Şekil 4.15'de görülmektedir.
67
Şekil 4.15. Sterik Stabilizasyon.
Bu örnekte partiküllerin yüzeyi elektriksel çift tabakayı geçerek uzayan adsorplanmış yüksek molekül ağırlıklı polimer ile kaplanır. İki partikül birbirine yaklaşbğı zaman partikülü çevreleyen polimer materyali parükülleri Van der Waals kuvvetleıinln etkili olamadığı yeterli uzaklıkta tutan sterik bir bariyer sağlarfThorp 1991).
4.2.1.2.3.4.2.4. Mikro Flokülasyon veya Mikro Partikül Tutunması
Yeni nesil kağıt makineleri su uzaklaştırmadan çok tutunma ve formasyon konulanna odaklanmışbr. Bu makineler yüksek makaslama koşullannda kağıt ürettiği için iyi bir tutunma elde etmek amacıyla daha güçlü küme oluşturma yeteneğine sahip tutundurucu sistemlerin geliştirilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştir(Mevn and Simonson 1999).
Koagülasyon ve makroflokülasyon temel olarak farklı mekanizmalara sahiptirler. Koagülasyon küçük kümelenmiş reversibil yapılar meydana getirir. Bu yapılar iyi drenaj ve formasyon, fakat zayıf tutunma verir. Makro flokülasyon yüksek tutunma verir, fakat drenaj ve formasyon sorunlanna neden olan kümeler oluşturur. Bu dezavantajlan ortadan kaldırmak için yüksek ilk geçiş tutunmasına izin veren ve formasyonu iyileştiren, drenajı artıran ve enerji tasarrufu sağlayan başka bir tutunma sistemi geliştirilmiştir. Bununla birlikte, hızlı kağıt makinelerinin ve daha kapalı beyaz su dönüşümünün ortaya çıkması ile makroflokülasyonun geleneksel dezavantajlanna sahip olmayan güçlü bîr tutunma sisteminin kullanımı önemli hale gelmiştir. Bu teknoloji, mikroflokülasyon ya da mikro partikül tutunması olarak bilinmektedir. Mikroflokülasyon iki bileşenden meydana gelir. Bunlar;
1. Koagülasyon ve Flokülasyon kabiliyetine sahip ve stoğa katyonik bölgeler veren katyonik bir ürün,
2. Negatif yüke sahip ve stoğun katyonik bölgelerine bağlanabilen çok küçük mikropartiküldür.
En yaygın mikroflokülasyon sistemleri; katyonik nişasta veya katyonik PAM İle koiloidal silika ve katyonik koagülant veya katyonik PAM ile hidratianmış bentonittir. Mikro partikül sisteminin temel reaksîyonlan Şekil
68
4.16'da görülmektedlr(Doiron 1998).
4.2.1.2.3.4.2.4.1. Mikro Partikül Sisteminin Avantaj ve Dezavantajları
1. Bu tip küme yapısı stokun bütün partikülierini içermektedir. Bu yüzden tüm bileşenlerin tutunması yüksektir. İnce lif ve dolgu maddelerinin " 2 " yönü dağılımı iyidir. 2. Kolloidal partiküller daha iyi makroflokülasyon sağlarlar. Çünkü, bu küçük partiküller mikro kümeler ile sıkıca tutulur. 3. Safihanın mikro gözenek yapısı, serbestliği ve vakum drenajını artinr. Böylece, üretim artar ve buhar tüketimi azalır. 4. Yüksek drenaj özellikle düşük ağırlıklı safihalarda yüksek poroziteye neden olabilmektedir.
G=L -£=3
Şekil 4.16. Mikro partikül sisteminin temel reaksiyonları.
4.2.1.2.3.4.4. Tutunma Sistemleri
4.2.1.2.3.4.4.1. Tek Bileşenli Tutunma Sistemleri
Partiküller katyonik kaynak tarafından nötralize edilmediğinde çift tabaka kısmen kalındır ve partiküller kümelönmez. Koagülant ilavesi ile her partiküldeki çift tabaka nötralizasyon ile daraltılır. Kağıt endüstrisinde tek bileşenli tutundurucu sistem olarak poliakrilamidler ve polietilen oksit kullanılmaktadır. Katyonik bir PAM negatif partiküllere yaklaştığında elektrostatik çekim sonucu ince fraksiyon üzerine adsorpianır. Bu olay katyonik flokülanbn temel rolü olmamasına rağmen, yük nötralizasyonu île
6 9
çift tabakaların daralmasına da yardım eder. Partiküller birbirlerine yaklaştıklannda köprü oluşturma meydana gelebilir. Katyonik poiiakrilamldln bağlanma modeli ile fiokülasyon mekanizması Şekil 4.17'de verilmiştir. Anyonik ve noniyonik PAM' ler katyonik PAM'e göre daha kompleks mekanizma ile çalışırlar. Gerçekte noniyonik PAM' ler çözülebillriik nedenlerinden dolayı biraz negatif yüke sahiptirler ve bu yüzden anyonik madde gibi davranırlar. İlk olarak, parüköllerin farklı koagülanfJarta bir nötralizasyon işlemine tabi tutulmaları gerekmektedir. Bu koagülantlar stok içerisinde diğer bazı nedenler için bulunabilir veya anyonik PAM' in performansını artırmak için özel olarak ilave edilebilirler. Daha sonra, parb'küller katyonik PAM'den daha fazla molekül ağırlığına sahip anyonik PAM ile işleme sokulur. Şekil 4.18'de görüldüğü üzere, anyonik flokütant, partiküllerin katyonik bölgelerine adsorblanır ve paröküller köprü oluşturma flokülasyonu ile bağlanırlar(Doiron 1998).
Şekil 4.17. Katyonik polîakrilamld ile bağlanma yoluyla fiokülasyon
Şekil 4.18. Anyonik poliakrilamid ile bağlanma yoluyla fiokülasyon
4.2.1.2.3.4.4.2. Çift: Bileşeni! Tutunma Sistemleri
4.2.1.2.3.4.4.2.1. Koagülant ve-JgPJialaateymM ( P A M ) ^
Bu en yaygın kullanılan tutunma sistemi olup, koagülanüar ve poliakrilamidlerin tüm kombinasyonunu içermektedir. Tüm pratik kombinasyonlar şu şekilde sıralanabilir: şap ve anyonik PAM, şap ve katyonik PAM, katyonik nişasta ve APAM, katyonik nişasta ve CPAM, PAC ve APAM, PAC ve CPAM, polyamin ve APAM, polyamin ve CPAM, poly-DADMAC ve APAM, poly-DADMAC ve CPAM, PH ve APAM, PEI ve CPAM(Doiron 1998).
4.2.1.2.3.4.4.2.1.1. Koagülant ve PAM Sisteminin Genel Mekanizması
70
tabaka daralmasına ve partiküllerin arasındaki ilişkinin artmasına (koagülasyona) neden olurlar. PAM Şekil 4.19'da görüldüğü üzere, partikül üzerindeki zıt yük ile reaksiyona girer.
Şekil 4.19. Koagülant / APAM sistemi ile fiokülasyon.
4.2.1.2.3.4.5. Örgü Ağı Flokülasyonu
Mekanik hamurlarda hem çözülebilir hem de çözülemeyen anyonik kirleticilerin yüksek mlktan, koagülantlarla kağıt üretim ıslak sonunu nötralize etmede güçlükler yaratmaktadır. Bu durumlarda, etkili şekilde çalışmak için yük nötralizasyonu gerektirmeyen tutunma sistemleri uygundur. Bu fiokülasyon mekanizmalan, İlk bileşenin İkinci bileşenle direkt reaksiyonunu içermektedir. İnce partiküllerin ve dolgu maddelerin tutunması moleküler bir ağ içindeki tutma île meydana gelmektedir. Bu teoriyi kullanan en yaygın sistemler şunlardır(Doîron 1998).
1. Fenolik reçine ve PEO 2. Bentonit ve noniyonik (çok az anyonik) PAM
Fenolik reçine ve PEO yük olarak noniyoniktir. Şekil 4.20'de görüldüğü gibi bu tutunma sistemi için önerilen reaksiyon mekanizması, hidrojen bağı ile meydana gelir(Headrich and Bollinger 1998).
-{-O-CCHîJrO-JCHJjCKCHJrO-}- n
R
Şekil 4.20. PF île PEO reatsiyonu.
71
İkinci hipotezde daha basit bir flokülasyon mekanizması mevcuttur. Reçine lif kınnblannın üzerinde adsorplanır ve PEO lif üzerindeki PF bölgeleri ile reaksiyona girer. Açık olarak, bu tip flokülasyon mekanizması kınntı partikül tutunması için iyi şekilde çalışabilir; fakat dolgu tutunması için yeterli değildir. Bentonit ve PAM sisteminde kullanılan poliakriiamid, genellikle yüksek molekül ağırlığına ve az miktarda anyonik yüke sahiptir. Bentonit iie PAM arasındaki reaksiyon Şekil 4.21'de görüldüğü gibi örgü ağı ile flokülasyon mekanizmasını meydana getirir. İkinci mekanizma, çok kompleks olan fakat bentonitin mikroskopik bir sünger gibi hareket etme yeteneği ile ilgili olduğu görülen çözülmüş ve anyonik madde adsorbsiyonudur(Doiron 1998, Aloi and Trsksak 1998).
Poli akrilomid -(-CH-CH-(C-NH,)-CH,-CH-(C-NH,)-CH-)-n
11 II O O
O H O H I i -
Bentonit
Şekil 4.21. Hidratianmış bentonit ile PAM reaksiyonu.
Bu kombinasyonda kınntı lif ve dolgunun tutunması İyidir. Agk olarak bentonit/PAM örgü ağı, PF/PEO örgü ağından farklıdır. Ağın "mesh" büyüklüğü daha dardır. Böylece, daha yüksek doigu tutunması sağlanır.
4.2.2. YAPIŞTIRMA MADDELERİ
Birçok kağıt ve karton çeşidinin en önemli özelliklerinden birisi de su, mürekkep, meyve suyu, zeytin yağı, süt, kan, katı yağlar gibi maddelerin nüfuzuna karşı dayanıklı olmaiandır. Su geçirmezlik, kağıdın yüzeyinin ıslanmasına rağmen suyun içeriye nüfuzunun geciktirilmesi özelliğidir. Yapışbrma maddeleri su ile kağıt arasındaki temas açısını büyültürler. Yüzeysel gerilim sıvı maddeyi kağıt safihasının kılcal boşluklanna çeken kuvvettir. Yapışbrma maddeleri kılcal kuvvetin kağıdın içine doğru olan bileşenini küçültür. 180°1ik bir temas açısı halinde kılcal emiş sıfır olur ve sıvı kağıda hiç nüfuz etmez(Casey 1961).
Yazı, baskı, ambalaj, izolasyon, harita, para ve kayıt kağıtlan gibi kağıtların su ve mürekkep gibi sıvılara karşı dayanıklı olabilmeleri için yapıştınlmalan gerekir. Bunun için ise kullanılan iki yol vardır:
a. İç yapıştırma b. Yüzey yapışbrma
72
4.2.2.1. İç Yapıştırma
İç yapışbrmada l i f% süspansiyon halinde iken içerisine önce %2-4 oranında sabunlaşbnlmış kolofan kablır ve kanştınlır, daha sonra şap [AI2(S04)3İ8 H 20] kabiarak kolofanın lifler üzerine çökelmesi sağlanır. Bu işlem sırasında pH 4,5'e ayarlanır. Böylece, kağıt ya da karton sıvılara karşı hidrofobik bir özellik kazdır ve mürekkebi de dağıtmaz. Uygulamada iç yapıştırmada kullanılan bel|j başlı yapışbrma maddeleri şunlardır:
a. Kolofan : Çam ^ğaçlanndan elde edilen bir yan ürün dür. b. M u m l a r : Parafin, İzoparafin ve naften gibi petrol ürünleridir. c. Stearat lar : Özellikle fotoğraf kağıtlannm yapışbnlmasmda
kullanılan sodyunı ve potasyum stearatlardır. d. As fa l t emülsiyonları: Ham petrolden elde edilen yüksek molekülü
aromatik ve naft^ n ik maddelerdir. e. Alkil k e t en dime> r: gibi yeni geliştirilen bazı yapay maddeler.
Yüzey yapıştırmada ise nişasta, tutkal, bazı bitkisel ekstrakrJar ile polimerier kullanılır. Yüzey yapışbrma, kağıt yapıldıktan sonra özel makine ve kaplarda kağıda yukanda sayılan maddeler sürülerek yapılır ve kağıt yeniden kurutulur. Böylece, yüzeyde oluşan tabaka kağıdı sıvılara karşı dayanıklı kılar. Kolofan kullanılmadan önce yazı kağıtlanna yüzey yapıştırma uygulanırdı. 1807 yılında "MORTTZ IL.LIG" lifler üzerine önce sabunlaşbnlmış kolofan sonra da şap katarak suy$ dayanıklı ve mürekkebi dağıtmayan kağıt elde etmiştir. Böylece, kağıda y^pım sırasında bu özellik kazandırdığından ikinci bir kurutmaya gerek kalmamıştır. 0 günden bugüne aynı yöntem kullanılmakta olup fazla bir değişikliğe uğramamıştar. Ancak, son yıllarda alkali ortamda yapıştırma gelişmekte olup bazı avantajlar da sağlamaktadır.
Form, kraft sargılık, duvar, kuşe kağıt taşıyıcı tabakası, lamine kartonlar v.s.'de iç yapışbt-ma; çizim, yazı, grafik, ofset baskı ve vernikli kağıtlara İse yüzey ve iç yapıştırma birlikte uygulanır.
4.2.2.1.1. Kolofan
Kolofan, dikili ağaç gövdelerinde açılan yaralardan, ağacın dip kütük kısımlannın ekstraksiyonuncian ve sülfat yönteminin yan ürünü olan "Tali Oi l " un fraksiyonlu damıbltnası ile elde edillr(Huş 1969). Suda çözünmez, oda sıcaklığında katı, açık Sgn-kahverengi arası renktedir. Eter, alkol, klorlu hidrokarbon ve hidrokarbonlarda çözünür. Kolofanın değerini belirlemede renk en önemli kriter olup açık sandan koyu kahverengiye kadar renkler bazı harflerle değerlendirilir. Bunlar sırasıyla X ,WW, WG, N, M, K, I, H, G,F, E ve B dir. X açık san, E koyu kahverengidir (VVatkins 1971).
Doğal olarak, çam aŞaçlanndan^lde edilen reçine %80 kolofan ve %20 uçucu olan terebentin yağı içerir. Kolofanın bileşimi yaklaşık %90 reçine
73
o c + e A ^ k i O f e W * A W Ş ı + + a , „4.
f « j f û / e * ı i e ' ' " - ^ b o ? " » ^
asitleri ile %10 nötral maddeler içerir(Watkins 1971). W c £ > #
¿ 0
Reçine asitleri, abietik ve pimarik tip reçine asitleri olarak ikiye aynlırlar. Şekil 4.22'de abietik ve pimarik asitlerin formülleri verilmiştir. Reçine asidi molekülünün üç halkalı hidrokarbon kısmı hidrofobik özellikte olup, yapıştırmada sıvılara karşı dayanıklılık özelliği verir. Formülde görüldüğü gibi abietik asidin karboksil grubu bitişik metii grubu nedeniyle tipik esterleşme reaksiyonuna uğramaz; dolayısıyla, çok zayıf bir asittir. Kolofan sodyum ve potasyum gibi alkali metallerle suda çözünen sabunlar oluşturur. Buna karşılık kalsiyum, magnezyum gibi toprak alkalileriyie yapbğı tuzlar suda çözünmez. Abietik asidin karboksil grubu kağıdın yapıştinlmasında önemii olup iki görevi yerine getirir.
o9 CH=CH 2
H 3 C COOH
Ableük as i t
Şekil 4.22. Abietik ve pimarik asit(Watkins 1971).
HjC COOH
P imar i k as i t
a. Alkali metallerle tuz oluşturarak kolofanı suda çözünür hale getirir, böylece kolofan lif süspansiyonuna kablabilir.
b. Alüminyum tuzlan ile (özellikle şap) reaksiyona girerek bir kompleks oluşturur ve abietik asit çökellr. Çökelti alüminyum katyonu nedeniyle artı yük taşıdığından eksi yüklü lifler üzerine tutulur.
Yapıştırma reçineleri fiziksel görünümleri yönünden üçe aynlırlar:
a. Yan Sıvı Yapıştırma Reçjnesi:150°Cde erimiş kolofan üzerine gerekli miktarda sulu sodyum hidroksit veya sodyum karbonat katılarak hazırlanır. Taşınması ve kullanımı kolay ve ekonomik olduğundan en çok kullanılan reçinedir. Genellikle, %2d-30 su içerir ve ölçülebilecek kadar serbest asit bulunur. Oda sıcaklığında kıvamlı hamur şeklinde olup 110°Cden sonra sıvılaşır. Çalışma sırasında zorluk çıkaran Özelliği kristalleşmesidir.
b. Kuru Yapıştırma ReçjneshHemen tümüyle sabunlaştınldığından suda kolayca çözünür ve doğrudan doğruya süspansiyona kablabilir. %10 rafine edilmiş parafin mumu içeren kuru reçine de kullanılmaktadır Oksidasyona son derece meyillidir; eğer, kontrol edilmezse aniden tutuşabilir. Oksidasyon, antioksidan maddelerle ve serbest radikal reaksiyonunu katalizleyen metallerin kontrol edilmesiyle sağlanır. Hava ve buhar girişi önlenecek şekilde ambalajlanır.
c. Serbest Yapıştırma ReçineshErnülsiyon halinde olup %40 kati madde içerir, stabilizör olarak koruyucu kolloidal maddeler kullanılır. Bu yolla %75-90 oranında sabunlaşmamış serbest abietik asit içeren emülsiyonlar hazırlanabilir. Suyun sert olması halinde ve yapışbrması güç olan kağıtlann tutkallanmasında daha etkilidir. Kolofan bir kap içinde eritildikten sonra az miktarda NaOH ve su şiddetli kanşbrma altında ilave edilir. Daha sonra da üzerine protein, kazein gibi sulu dispersiyon ilave edilir. Elde edilen emülsiyon seyreltilerek uygun bir slimidde(bakteri öldürücü) kablarak proteinin bozulması önlenir.
BewoId tutkalı yüksek oranda serbest reçine asidi içeren katı madde oranı %40-45 olan bir tutkaldır. Bevvoid tutkalında reçine asitleri kısmen sabunlaşmış olup, sabunlaşmayan serbest reçine mikroskopik taneler halinde ve reçine sabunu filmi ile çevrilmiş halde bulunup kazein ile stabilize edilir. Aynca parafin de kablabilir. Bevvoid tutkalı kullanılırken bazı önlemler alınmalıdır. Kuru reçinede özel bir önlem gerekmez. Reçine eritildikten sonra şiddetli bir kanştırma altında, %2 NaOH ve %2 kazein mevcudiyetinde mekanik olarak ince partiküllere indirgenir.
Delthima tutkalı tamamen sabunlaştınlmıştır. Bu isim Delcroix, Thiriet ve Navarre isimlerinin kısaltılmasından gelmektedir. Belirli oranda ve kısmen parçalanmış kolofan üzerine belirli konsantrasyonda soğuk NaOH çözeltisi katılarak sürekli bir işlemle elde edilir. %41ük alkali tutkal çözeltisi elde etmek için %0,5-l ,01ik NaOH çözeltisi kullanılır(Watkins 1971).
Benett tutkalında serbest reçine oranı yüksek veya -düşük olabilir. Burada reçine önce bir eritme tankında eritilir ve NaOH kabldıkran sonra kanşım dispersiyon makinesinde dağıtılır. Seyreltme suyu kontrollü bir vana yardımıyla alt taraftan ilave edilir. Sonuçta kısmen sabunlaşbnlmış bir emülsiyon elde edilir.
Kolofanın asit sayısı önemli bir özelliği olup, reçine asidi miktannın bir ölçüsüdür. Reçine asitlerinin asit sayısı 183 ile 187 arasında değişir. Asit sayısı: Bir gram kolofanı nötralize etmek için gerekli olan miligram potasyum hidroksit miktarıdır. Abietik asidin molekül ağırlığı 302, asit sayısı ise 185 dir. Yani : 1/302 x 56 x 1000 « 185'dir. Burada, 56 potasyum hidroksitin molekül ağırlığıdır.
4.2.2.2. Alüminyum Kimyası
Alüminyumun kağıtçılıktaki önemi yük sayısının iyon yançapına oranı olan yük yoğunluğunun yüksek olmasından ileri gelmektedir. Tablo 4.4 İncelenirse +3 değerlik ve 0,52 A° luk iyon yançapı ile alüminyumun diğer katyonlara oranla en yüksek yük yoğunluğuna sahip olduğu görülür. Bu özellik ona kimyasal karakterini ve aktifliğini verir.
7 4 75
Şekil 4.23'de görüldüğü gibi alüminyum katyonu daima 6 adet grupla birleşmeye meyillidir. Bu gruplar bir veya birkaç çeşit olabilir. Böylece alüminyum bu gruplarla oktahedral bir bileşik oluşturur. Bu gruplar yalnızca 6 adet H 2 0 olduğu gibi OH , R—C00 , R-S0 3 v s .de olabilir. Her bileşene " l i g a n d " adı verilir. Kağıtçılık amaçlan için ligandların eksi yüklü veya nötr ve fakat polarize olabilmeleri gereklidir. Ligand-katyon bağının sağlamlığı ligandlann elektron verebilme yeteneğine bağlıdır. Ligandlann birleşmesi tersinir bir reaksiyondur(Sortwel 1972).
Tablo 4 M e t a l ka t yonu i y o n yarıçapı, A°
N a +
IC M g +
C a + +
B a + +
A l + + +
M n + + +
F e + + +
0.95 1.33 0ç78 0.99 1.43 0.52 0.66 0.67
Şekil 4.24'de görüldüğü gibi alüminyum düşük pHlarda +3, +2 değerlikli kompleksler; yüksek pH larda ise +1 ve 0 değerlikli kompleksler oluşturmaktadır. pH 10 dan sonra oluşan -1 değerlikli kompleks bir alüminat olup suda çözünür.
Şekil 4.23. Alüminyumun gruplarla birleşme durumu. Not. Z; H 2 0, OH , S 0 4 ~ , R-COO , R-SO3 olabilir.
Alüminyum iyonlan pH değerine göre dimer, polimer veya jel halinde bulunabillrler(Sortwel 1972).
A l + V AI(OH) + î<«-
• « —
AI(OH) 2+ l<«- At(OH)3°
Dimer I^Polimer J e l
Alüminyum tuzlannın sudaki çözünürlüğü belirli bir sınıra kadar konsantrasyona bağlıdır. Alüminyum iyonları pH 1-5 arasında iyonize olmaktadır. Oysa, selülozik lifler üzerinde bulunan karboksll gruplan pH 4-9 arasında iyonize olmaktadır. Liflerin asıl gruplan (COOH, S03H , OH) ancak
76
/o40 oranında pH 5'de iyonlaşmaktadır. Bu yüzden, alüminyum katyonu ile bu anyonlar arasındaki iyon mübadelesi güçleşmektedir(Şekil 4.25, Ekvvall and Bruun 1954). Bu nedenle kağıdın yapışbnlması sırasında iyi bir iyon mübadelesi ve tutunma için pH 4,5 e ayarlanmaktadır. Daha yüksek pH larda yapışbrma etkili olmamaktadır. Tablo 4.5'de ise Konsantrasyona ve pH ya bağlı olarak alüminyum sülfahn çözünürlük durumu verilmiştir (Mc Kenzie 1968).
«100
56 50
\ v
+2
y
+1
V — 1 7 Y
h 1
i y 1
1 1 k 1 1 ı ı ı l r PH 2 3 « 5 6 7 8 g 10 11
Kompleksler Değerlik
A 1 ( H 2 0 ) 6 +3
Al (H ,0 ) (OH) +2
A 1 ( H 2 0 ) ^ ( 0 H ) 2 +1
A 1 ( H 2 0 ) 3 ( 0 H ) 3 0
A 1 ( H 2 0 ) ( 0 H ) 4 - 1
Şekil 4.24. 0 - n ph arasında muhtemel 5 alüminyum kompleksinin d ağılışı.
Tablo 4.5'de görüldüğü üzere çift çizginin üzerinde çökelme olmakta, onun dışında İse çökelmeyen miktar pH ve konsantrasyona bağlı olarak değişmektedir. Koiofanın lifler üzerine çökeltilmeslnde çözünmeyen alüminyum iyonları en önemli rolü oynar. Yapışbrma sırasında pH ve konsantrasyon üzenine etki ederek iyi bir yapışbrma sağlanmalıdır.
10
P H
-SUlfonat anyonu
1 1 JU
Karboksil anyonu
1 F ı Katyonik
AlürTTnyum |Qre formaldehit katyonu
Şekil 4.25. Çeşitli grupların sulu ortamda iyonlaşması için yaklaşık pH değerleri.
7 7
Alüminyum iyonlarının bizzat lifler üzerine tutunmaları da pH değeriyle yakından ilgilidir. Tablo 4.6'da 5 g/l konsantrasyondaki ağartılmış kraft hamuru üzerine %6,3 oranında endüstriyel şap kaülarak yapılan ölçme değerleri verilmiştir. Tablodan görüldüğü gibi pH 3,5-5,0 arasında alüminyum
Tablo 4.5. pH ve konsantrasyona bağlı olarak alüminyum sülfabn çözünürlüğüfMc Kenzle 1968). ~
AI 2 (S0 4 ) 3 .18H 2 0 Ppm. Olarak
Ayarlanmış pH değerinde çökelmeyen alüminyum sülfat miktan, ppm.
AI 2 (S0 4 ) 3 .18H 2 0 Ppm. Olarak
PH 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
10 10 10 10 9 10
25 25 22 25 22 22
50 50 50 27 4 4
75 75 19 3 3 3
100 100 14 3 2 4
250 247 18 3 2 4
500 336 16 3 0 0
750 328 20 1 1 0
1000 138 15 1 3 3 6
kompleksleri tamamen çözünmüş durumda olduğundan gerçek bir iyon mübadelesi söz konusudur. pH 5'ten sonraki tutunmanın önemli bir kısmı çökelen alüminyum komplekslerinin, süzülme sırasında, mekanik olarak tutunmasından ileri gelmektedir(Eroğlu 1976).
Tablo 4.6. pH değerlerinin bir fonksiyonu olarak alüminyum iyonlannın lifler üzerine tutunma yüzdeleri(Eroğlu 1976,1977).
1 PH Süzüntü içindeki Al iyonu, mg/l.
Lifler üzerine tutunan Al ivonu oranı, %
3.0 50.0 0.0 3.5 49.2 2.0 4.0 46.8- 6.4 4.5 18.6 63.0 5.0 4.2 91.0 5.7 3.3 92.0 6.5 2.4 93.0 7.5 2.9 92.0 8.5 6.5 87.0 9.0 14.6 71.0 9.4 31.4 37.5 10.0 40.2 19.5 10.5 44.7 10.5 11 ölçülemez ölçülemez
78
Şekil 4.24'de görüldüğü gibi, pH 9'dan sonra -1 kompleksi olujıroya başladığından alüminyum iyonlannın absorpsiyonu tekrar azalmaktadır. Tüm bunlar yapıştırma sırasında pH'nın en önemli etken olduğunu ve başarı İçin iyi kontrol edilmesi gerektiğini göstermektedir. İç yapışbrma aşağıdaki şekilde uygulanmaktadır:
• Uf süspansiyonuna %2-4 oranında önceden sabunlaşbrılmış kolofan kablarak yeterince kanşbnlır.
• Kuru lif ağırlığına oranla %2-4 oranında şap ilave edilerek kolofan lifler üzerine çökeltillr.
• 4,5 dan yukandaki pHlarda alüminyum yeterince aro yük taşımadığından, daha düşük pHlarda ise kağıdın dayanıklılığının azalması ve kağıdın zamanla asit hidrolize uğrayarak gevrekleşmesinden olayı pH 4,5-5,0 arasında bir değere ayarlanır.
Kullanılan tutkal miktarlan yazı kağıdında % l - 2 , kitap kağıdında %0 ,5 -2, kuşe kağıt taşıyıcısında %0,5- l ,5 ozalit kağıdında %2,5-5,0, zarf kağıdında % l , 5 -2 ,5 ve duvar kağıüannda %2,0-2,5'dir(Casey 1961).
Yapışbrma derecesinin belirlenmesinde değişik yöntemler uygulanmakta olup amaca göre bir veya birkaçı uygulanabilir. Su damlatma yönteminde, 1 damla saf suyun kağıt tarafından emilme süresi veya damlanın açısı ışıklandırma ile bîr ekrana yansıblarak ölçülür.
Cobb tesünde ise çapı 10 cm yüksekliği 7.5 cm olan metal bir halka bir düzlem üzerinde kağıt üzerine su geçinmeyecek şekilde gerilir ve 75 cm 3 su dökülerek belirli bir süre sonunda kağıdın emdiği su miktan tarb ile bulunur. Garson kıvnlma testinde ise su ile temas eden kağıdın kıvnlma süresi ölçülür. Yaş kopma testinde ise ıslablan kağıdın kopma uzunluğu belirlenir. Aynca, asittik dereceleri farklı olan mürekkeplerin kağıt tarafından dağıblma miktarlan sübjektif olarak değerlendirilir. Bunların dışında kan serum penetrasyonu, Valey testi, laktik asit testi, Penescope tesb", KBB testi, kapiler yükselme tesb', Currter testi, fluorescence testi v.s, gibi testler de vardır(Kumier 1971).
y 4.2.2.3. Yapıştırmaya Etki Eden Faktörler
• Kolofan ve şapın süspansiyona katılması üretilecek kağıdın iyi bir yapışbrma özelliği göstereceğini garanti etmez. Yapışbrma etkililiği çökeltinin tane çapına da bağlı olup taneciklerin ince, üniform ve düzenli bir dağılıma sahip olmalan gerekir.
Alfa selüloz oranı yüksek olan hamuriann kağıdı zor yapışır, genellikle hemiselülozlar üzerinde bulunan C00H grubu yapıştırmada önemli bir rol oynar. Fenolik hidroksil grubu nedeniyle kraft hamuru sülfit hamurundan daha kolay yapışbnlır ve daha çok reçine absorbe eder(Swanson et al.
79
1971). Ağartma ile yapıştırma derecesi azalır, özellikle çok kademeli
ağartmanın ekstraksiyon kademesinde hemiselüloz oranı azaldığından ve eksi gruplar içeren lignin uzaklaştığından yapıştırma etkisi azalır. Taze kesilmiş odundan yapılan hamurlar daha zor yapıştmlır; ancak, bir aylık bekletme bu sorunu çözer.
Yapışbrma reçinesinin türü yapışbrmayı etkiler. Kuvvetlendirilmiş reçineler daha etkili yapışbrma sağlarlar. Bazı reçineler, polibazik organik asitlerle kuvvetlendirilmiştir. Mumlar, bitüm ve bazı yapay maddelerin katılması çeşitli yararlar sağlayabilir.
Yapışbrma reçinesi mlktanna göre yapıştırma değişebilir. % l - 2 arasında etkililik hızla artmakta, %2'den sonra ise yavaşlamaktadır. Kuvvetle yapışbnlması istenen kağıtlarda %4-5 oranında, az yaptşbntaniarda ise % l - 2 oranında reçine kullanılır(Swanson et al. 1971).
Yapıştırmada kullanılan şap hem reçineyi çökelb'r hem de pH'yı ayarlar. Bazı fabrikalar pH ayan için asit kullanılır. Uygulamada genellikle kullanılan şap miktan ağırlık olarak reçine miktanna eşittir. Bunun yanında, serbest asit oranı yüksek olan reçineler daha az şap gerektirir. Bu arada diğer amaçlar İçin şap kullanılacaksa aynca dikkate alınmalıdır.
pH en önemli etken olup reçine kablmadan ve şap kafalmadan önceki pH'lar ve nihai pH'nın kontrolü önemlidir. Eğer, başlangıç pH 5-6'ya ayarlanırsa yapıştırmanın İyi olduğu be!irtitmektedir(Swanson et al . 1971). Nihal pH ise 4,5-5,0 arasında olmalı ve çökelti" artı yük taşımalıdır.
Normal dövme miktannın yapışbrmayı artırdığı ve fakat aşın dövmenin etkiyi azalttığı belirtilmektedir. Dövme lifler arası bağlan artırdığından sıvının kağıda nüfuzu daha kolay olmaktadır.
Reçine ve şapın süspansiyona kablış sırası, artık suyunun yeniden kullanılması halinde de önceden bulunan şap yapıştırma derecesini duruma göre olumlu veya olumsuz yönde etkileyebilir. Süspansiyonun sıcaklığının yüksek olması yapıştırmayı olumsuz yönde etkiler. Poliakrilamld kopolimer kullanılması sağlamlığı artırdığı gibi tutunmayı da artırdığından yapışmayı olumlu yönde etkiler.
Kaolin fazla miktarda süspansiyona katılırsa yapışmayı olumsuz yönde etkiler. Kaolin kullanılması halinde fazla şap katmak gerekir. Talk kullanılması yapışmayı olumlu yönde etkilemektedir. CaC0 3 kullanılması halinde oluşan CQ 2 pH'yı nötralize etmekte ve yapışbrmayı güçleştirmektedir. CaC0 3
kullanıldığında yapışbrma mumlar ve alkil keten dimer gibi maddelerle yapılmalıdır. TiO z az miktarlarda kullanıldığında yapıştırmayı fazlaca etkilemez. ZnS katılması yapışbrmayı fazlaca etkilemez. Kullanılan nişastanın
80
özelliğine göre yapıştırma olumlu veya olumsuz yönde etkilenebilir. Yüzey yapıştırmanın iç yapışbrmaya önemli bir etkisi yoktur.
Boyar maddeler, yapışbrmayı genellikle olumsuz yönde etkiler; bu nedenle, fazlaca yapıştırılan kağıtlarda pek boya kullanılmaz. Kağıt formasyonu yavaş olduğu zaman yapıştırma daha etkili, hızlı olduğu zaman İse düzensiz yapışmaya neden olmaktadır. Kağıt içindeki lif dağılımı, lifler arası bağ oranı, yoğunluk ve ağırlık yapıştırmayı etkileyen faktörlerdir.
İyi bir yapıştırma için kurutma sırasındaki nem oranı yüksek İse sıcaklık fazla arbnlmamalıdır. Tedrici ve yavaş kurutma yapıştırmayı olumlu yönde etkilemektedir. Kalenderleme genellikle yapıştırmayı olumsuz yönde etkilemektedir. Bu etki nem oranı, kaolin oranı, kağıdın yüzey düzgünlüğü arttıkça ve kağıdın ağırlığı azaldıkça artmaktadır.
Reçine île yapıştinlan kağıtlann pH'sı asit olduğundan zamanla kağıt eskidikçe gevrekleşmektedir. Bu durum, özellikle saklanan tarihi evraklarda daha da, önemli olmaktadır. Bu yüzden, bu kağıtlarda pH 5'den daha az olmamalı, en iyisi bu kağıtlar alkali pHlarda yapıştınlmalıdır. Güneş ışığına maruz kalan kağıtlar zamanla yapışmalannı kaybetmektedirler.
Eğer bir kağıt yapışmanın üretildikten sonra birkaç gün içinde kaybederse buna "kaçak yapışma" denmektedir. Bu durum genellikle ağartılmamış hamurlarda görülmekte ve neden olarak yapışbrma reçinesinin kağıt içinde bozunmasını gösterilmektedir. Burada nem ve C0 2 'nin önemli rol oynadığı sanılmaktadır. Böylece yapışma etkisi kısmen veya tamamen kaybolabilmektedir(Swanson et al . 1971).
4.2.2.4. Diğer Özel Yapıştırma Maddeleri
4.2.2.4.1. Mumlar
Ham petrol homolog seri içinde değişik hidrokarbonlar vardır. Bunlardan mumlar nispeten düşük molekül ağırlığı olan basit yapıda maddelerdir. 1930'larda kağıdın yapışbnlmasında kullanılmaya başlanan mumlann suyun sertliğinden etkilenmediği ve geniş pH aralığında kullanılabildiği anlaşılmıştır. Böylece, kolofan kullanılması halinde karşılaşılan birçok sorunlar ortadan kalkmışbr. Ayrıca, reçine ile birlikte kullanıldıklannda daha etkili bir yapışma sağladığı görülmüştür.
Mumlar kristal yapıda olup, kristaller iğne şeklinde ve yassıdır. Ticari parafin mumlan CnH 2 n+ 2 formülünde düz zincirli hidrokarbonlardır. Molekül ağıriıklan 360 İle 900 arasında değişebilir ve genellikle 20-30 karbonlu bileşiklerdir. Mikrokristalli mumlar 30-60 karbonlu bileşiklerdir. Erime dereceleri 50-100°C arasında değişebilir. Hazırlamada önce mumlar eritilir, sonrada içerisinde emülsiyon yapıcı maddeier bulunan su ile kanşbnlırlar. Aynca su fazında sodyum veya potasyum hidroksit kablarak şiddeüi bir
81
kanşfarmaya tabi tutulur(Porter 1971).
Mumlar yapışbrma maddesi oiarak yalnız ya da reçinenin içine %20-40 oranında kablarak yapıştırma etkisini artırmak için kullanılır. Kullanılmaları süspansiyon içine doğrudan kablarak olur. Kağıdın su, mürekkep, laktik asit, kan, alkali ve alkollere karşı direncini artırdığı gibi yüzey düzgünlüğünü, baskı kalitesini, çift katlama direncini arbnr ve kırışmasını azalbr. Buna karşılık, sağlamlığını azalbr, sürtünmeyi ve rijiditeyi azalbr. Ziftlenme sorununu arönr. Kaçak yapışma sorununu çözebilir ve şap kullanımı azalır. %2 reçine, %0.S mum ve %3.5 şap kullanıldığında kaçak yapışma sorununun çözüldüğü gözlenmiştir. Kartonlann, ambalaj kartonlannın, süt kabı kartonları ve daha birçok kağıt ve karton çeşidinin yapışbnlmasında kullanılmaktadır.
4.2,2.4.2. Stearatlar
- Sodyum ve potasyum stearatlar birçok kağıt ve kartonlann yapışbnlmasında süspansiyona kablarak kullanılmıştır. Özellikle fotoğraf kağıtlannın yapışbnlmasında geniş ölçüde kullanılmaktadır. Sodyum stearat kağıt endüstrisine anhîdrit toz şeklinde ve serbest alkali oranı %0.5 den daha az olacak şekilde teslim edilir. Kolofan gibi kolayca oksitlenmez ve eskime ile renk değişimi azdır(Porter 1971).
Kullanma koşullan aşağı yukan reçine gibidir. Soğuk suda çok az çözüldüğünden sulu süspansiyon 90-100 °C'de ısıtılır ve %2-10 konsantrasyonda süspansiyon 65°C'de iken kablır. Lif süspansiyonunun sıcaklığı 35 "C'nin üzerinde olmalıdır."
Sodyum stearaün bileşiminin yapışbrma üzerine etkisi azdır. Optimum pH 4.5-5.0 arasındadır, yüksek pH yapışmayı kötü yönde etkiler. Kablma sırasının yapışbrma üzerine etkisi yoktur. Alüminyum stearat kompleksinin tane büyüklüğü yapışmayı etkiler ve küçük tanecikler daha etkilidir.
4.2.2.4.3. Alkil Keten Dimer
Alkil keten dimer 1950'lerde Aquapei adı albnda kağıt endüstrisinde kullanılmaya başlanmışbr. iy i bir yapışbrma maddesi aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır:
• Hidrofobik olmalıdır, • Selüloz liflenirine absorbe edilmelidir, Lif yüzeylerine düzenli olarak dağılmalıdır,
• Uf yüzeylerine sağlamca tutunmalıdır, • Asit ve alkali kimyasal maddelerin etkisine dayanıklı olmalıdır.
Reçine ucuz ve kullanılması kolay olmakla birlikte nispeten iri parçacıklar halinde çökelir, asitlere ve bazlara karşı dayanıksızdır. Reçine île
82
alkali pH'larda yapışbrma yapılamaz. Diğer taraftan, mumlar hidrofobik olmakla birlikte liflerle uyuşmadığından sıkıca tutunamaz, tutunma mekanik yolla olur. Oysa, alkil keten dimer liflere kimyasal bağlarla bağlanır; dolayısıyla, asit ve alkalilere karşı dayanıklıdır.
R — CH=C — CH — R I !
O — c = o
Özellikle C M ' d en d 8 ' e kadar olan karbonlu yağ asitlerinin verdiği keten dlmerler bu gereksinimi karşılamaktadır. Alfa pozisyonunda H atomu olan her yağ asidi keten dimere dönüşebilir. Keten dimerlerin yapısı aşağıdaki formülde gösterildiği gibidir (Kıncannon et al . 1971).
R - C H = C - C H - R * ' I
ö - c = 0 C ^ o * C f / .R
+ \ / CH I
C = 0 selüloz i
O t
selüloz İyi bir yapışbrma için keten dimer selülozun hidroksil gruplan ile
reaksiyona girmelidir, eğer reaksiyon su ile olursa yapıştırma etkisi olmayan keton oluşur. Keten dimerin selülozun hidroksil grubu ile reaksiyonu aşağıdaki şekilde gösterilebilir. Alkil keten dimerin fiziksel özellikleri kullanılan yağ asidine bağlıdır. 10-20 karbon atomlu herhangi bir yağ asidi kağıdı yapışbracak bir keten dimere dönüştürülebilir. En çok kullanılanlar stearik, palmitik, miristik ve oleik asitlerdir. Yapışbrma etkililiği erime noktası artbkça artar. Emüisiyonlaşma özelliği erime noktası ile ters oranblı olduğundan bu iki koşul birbiriyle uyuşturulmalıdır. Bu nedenle % 50 palmiük ve % 50 stearik asit kanşımı geniş ölçüde kullanılmaktadır.
Alkil keten dimerler suda çözünmediğinden süspansiyona kablmadan önce dlspersiyon haline getirilmelidir. En çok kullanılan emülsiyon katyonik nişasta ile stabilize edilmiş olanıdır. Katyonik nişasta dimerin tutunmasına da katkıda bulunur. Aynca, iyonik olmayan emülsiyon da kullanılır. Katyonik nişasta ile yapılan emülsiyonlar ya hazır alınır ya da %2.5-4.01uk nişasta çözeltisine alkil keten dimer katılarak 65 °C'de piston tipi bir homojenleştirme aygıbndan geçirilir. Nihaî emülsiyon %3-12 alkil keten dimer ve % l - 3 katyonik nişasta içerir.
İyonik olmayan emülsiyon ise, iyonik olmayan yüzey aktif poifoksi etilen sorbitol oleat gibi maddeler^ hazırlanır. Emülsiyon yapıcı madde
83
miktarı dimer ağırlığının %10 ile 20'sidir. Emülsiyon maddesi erime noktasından 10 °Cyukarda dimerie kanşbnlır ve daha sonra soğutulur.
Alkil keten dimer %0.2-0.5 gibi az miktarlarda kullanılır. Süspansiyonda sıcaklık minimum olmalı, kurutma sırasında ise su kağıttan yüksek sıcaklıkta uzaklaştırılmalıdır. Yapışma etkisi kurutmadan 1-2 gün sonra optimuma ulaşmaktadır.
pH 10'dan yukan olursa reaksiyon su ile olmakta ve yapışma etkisi azalmaktadır. Ortalama pH 7-8 arasındadır. Bu nedenle CaC0 3 ile birlikte kullanılabildiği gibi, tarihi evraklar gibi uzun süre saklanacak kağıtiann yapıştinlmasına daha uygundur. Bu nedenle son yıllarda alkali kağıt yapımı konusu önem kazanmıştır. pH arttıkça yapıştırma etkisi artmaktadır. Şap katılması yapışmayı olumsuz yönde etkilemektedir. Değişik hamur tiplerinin yapışma kolaylığı reçine ile yapışbrmada olduğu gibidir. En kolay ağartılmamış kraft, en zor ise ağartılmış kraft yapışmaktadır. Kağıdın beyazlığını etkilememektedir. Kağıdın sağlamlığı etkilenmemekte ve zamanla renk ve sağlamlık kaybı, bozulma olmamaktadır.
Diğer yapıştırma maddelerinden önemli olanlar asfalt emülsiyonlar ve Sıvı yağlara karşı dayanıklı kağıt yapımında kullanılan fluoroklmyasal maddelerdir. Fluorokarbon bileşikleri çok düşük düzeyde yüzey enerjisine sahip olduklanndan sıvı yağlara ve birçok çözücülere karşı dayanıklıdırlar(Lorenzini 1971, Rengel et al. 1971).
4.2.2.5. Alkali Ortamda Kağıt Yapımı
Bilindiği gibi yaklaşık 150 yıldan beri kağıdın yapıştınlması kolofan ve şap ile pH 5 in atanda gerçekleştirilmektedir. Bu koşullarda yapılan kağıtlar uzun vadede dayanıklı olmamaktadır. Oysa, kolofania yapışbnlmadan önce ve özellikle Orta Çağda üretilen kağıtiann çok dayanıklı olduğu, asırlarca dayandıklan ve bundan sonra da asırlarca dayanacaktan aniaşılmışbr. Kütüphanelerde bulunan Orta Çağ kitapiannın durumu hala çok iyidir. 1450-1455 yıllannda basılan Gütenberg İndileri halen iyi durumdadır.
Bu kağıtiann bu kadar dayanıklı oimalannın nedeni bünyelerinde az da olsa CaC0 3 bulunmasından ileri geldiği anlaşılmıştır. Bütün bunlann aksine 1900-1937 yıllan arasında basılan kitaplann faydalı ömrünün ancak 50 yıl kadar olduğu anlaşılmıştır. Bunun tek nedeni ise kağıdın asit ortamda yapılmış olmasıdır. Selülozun DP'si 800-1500, hemiselülozlannki 200-300, nişastanınki 20-30 ve şekerinki ise 2'dir. Selülozun DP değeri düştükçe nişastaya benzer gevrek bir fiziksel özellik kazanır. Yani lifler uzun vadeli bir asit hidrolizi sonucunda aşınarak gevrekleşmektedir. Özellikle tarihi veslkalann basıldığı orijinal belgeler bu yüzden tehlikededir. Bu kağıtiann asitliğinin giderilmesi ve yeniden ciltlenmesi büyük masraflar gerektirdiği gibi istenen sonucu da pek vermemektedir. Aşağıdaki formülde asit pH'sı olan kağıdın selülozunun uzun sürede nasıl asit hidrolizine uğradığı görülmektedir.
84
Konuyu pek bilmeyen kişiler sağlam kağıdın ancak paçavradan yapılabileceğini sanmaktadırlar. Oysa, odun lifleri ve alkali dolgu maddesi kullanarak da dayanıklı ve uzun ömürlü kağıt yapılabilir. Diğer bir yanlış inanış ise dayanıklı kağıt yapımının daha masraflı olduğudur. İçerisinde C a C 0 3 kullanılan alkali kağıdın kurutulması daha kolay olmakta ve enerji tüketiminin %32 azaldığı anlaşılmıştır. Dolayısıyla kurutma silindiri sayısı da azalmaktadır(Clawy and William 1981).
HCI+H 20
Kağıttan uzun sürede dayanıklılık yönünden 4 gruba ayırmak mümkündür:
1. Maksimum dayanıklı kağıtlar: Yüzlerce yıl dayanan kağıtlardır. 2. Yüksek dayanıklılık: 100 yıldan fazla dayanan kağıtlar. 3. Orta dayanıklılık: en az 50 ile 100 yıl dayanan kağıtlar. 4. Az dayanıklı kağıtlar: 50 yıldan az dayanan kağıtlardır.
Alkali ortamda kağıt yapımının sağladığı avantajlar şunlardır:
1. Dövme miktan azalır, hamur daha hızlı süzülür ve kolay kurur. Böylece enerji tüketimi azalır, üretim miktan artar ve maliyet düşer.
2. Alkali ortamda yapıştırma yapan fabrikalarda su tüketiminin %50 azaldığı beIirtilmektedir(Clawy and William 1981).
3. Artık suyu miktan azalmaktadır, suyun antılması İçin arbk suyunun pH sı yeniden 6-8 arasına ayarlanması gerekmez.
4. Alkali ortamda yapılan kağıtlar çok uzun ömürlüdür, bu yüzden kütüphaneciler ve tarihçilerin büyük ilgisini çekmiştir. Asit yapıştırma yapılan kağıtlar <r 40-50 yıl sonra gevrekleşlp
85
dağılmaktadır. Oysa alkali ortamda yapıları kağıtlar jDksidasyona daha dayanıklı olup uzun vadede asit hidrolizine uğramamakta, rengini ve sağlamlığını çok daha uzun süre korumaktadır.
5. Alkali ortamda yapılan kağıtlar yeniden değerlendirildiğinde daha az sağlamlık kaybetmekte, eski kağıt kullanan fabrikalar tarafından daha çok tercih edilmektedir.
6. İçerisine C a C 0 3 veya başka bir alkali dolgu katıldığında lif oranı % 7 -v 10 azaldığından liften tasarruf edilmektedir.
7. CaC0 3 ucuz bir madde olduğundan daha pahalı dolgulara oranla maliyet düşmektedir.
4.2.2.2. Kağıdın Yüzeysel Yapıştırılması
Yüzeysel yapıştırmada nişasta, tutkal, bazı bitkisel ekstraktiar ve polimerler kullanılır. Yüzey yapışbrma, kağıt yapıldıktan kısmen veya tamamen kurutulduktan sonra kağıt yüzeyine özel makine ve kaplar yardımıyla yukanda sayılan maddeler sürülür ve kağıt yeniden kurutulur. Böylece, yüzeyde oluşan tabaka kağıdı sıvılara karşı dayanıklı kılar. Özellikle, çizim, yazı, grafik, ofset baskı, vernikli kağıtlarda yüzey yapıştırma iç yapıştırma ile birlikte kullanılır. Yüzey yapıştırmanın amaa, kağıtta sıvının penetrasyonuna karşı direnç sağlamak, kağıdın yüzey özelliklerini geliştirmek ve kağıdın yüzey direnci ve İç bağlanma gibi bazı fiziksel özelliklerini, iyileşb'rmektir. Genellikle, yüzey yapıştırma İşlemlerinde safihadaki yüzey boşluklannı doldurmak İçin nişasta filminden yararlanılır. Böylece, kağıt yüzeyindeki porlann çapları azalır ve sonuçta baskı mürekkebinin İçerdiği sıvının penetrasyon oranı düşer. Yüzey yapışbrma işlemi karmaşık bir uygulama olup bunun komplekstiği ve değişkenliği birçok faktöre bağlı olarak ortaya çıkmaktadır. Buna karşın, yüzey yapışbrma uygulamasının gelişmesinin değişik sebepleri vardır. Bunlar;
1. Günümüzde kuşe kağıdın önemi artmasına rağmen yüzey yapışbrmanın iyi bir taşıyıcı tabaka yapmadaki anahtar rolü devam etmektedir.
2. Özel kağıtlar yeni ve alışılmamış safiha özelliklerine İhtiyaç duymaktadır. Kağıtta bir özellik eldesi arzu ediliyorsa bu özelliği kağıda kazandırmak için kağıt bileşeni değiştirilir ve ıslak parti kimyasallanna başvurulur.
3. İnsanlar, hem hammaddenin korunmasında hem de fiyatında daha etkin bir çalışmaya İhtiyaç duymalannın gerektiğinin farkındadırlar. Yüzey yapıştırma, işleme ilave edilen kimyasallann %100'lük tutunmasını sağlamaktadır. Aynı zamanda, bu iyileştirilmiş tutunma, ıslak parti çökeltilerini azalbr ve makine ömrünü arbnr.
4. Çevre ile ilgili kanunlar kağıt fabrikalanna yeni sınırlamalar getirmiştir. Bu bakımdan; yüzey yapışbrma, çevresel İyileştirmelere yardıma olması için beyaz sudan kimyasal maddelerin uzaklaşbnlmasına veya azalblmasına gerek duymaz.
8 6
Her şeye rağmen arzu edilen son ürün özelliklerine yüzey yapıştırmanın katkısı yüzeyi yapışbnlacak kağıt ve kartonun çeşidine bağlıdır. Aşağıda buna ait bazı örnekler verilmiştir.
Bir offset baskı kağıdının yüzey yapışbrma işlemine uğratilmasındaki amaç, yüzeyin delinmeye karşı direncini iyileştirmektir. Böylece, yüzeyden yolunmayı ve tozlanmayı önlemek, mürekkep ve suyun penetrasyonunu kontrol etmek mümkün olmaktadır. Arzu edilen bu özellikleri elde etmek İçin kullanılan yüzey yapıştırma, opaklık ve beyazlık gibi optik özellikleri de etkilemektedir. Aynca, yüzey yapışbrma ekipmanının seçimi İç bağlanmayı iyileştirebllir. Ambalaj kağıtlannın yüzey yapıştırma işlemine uğratılmasının amaa; yağ ve çözücülerin penetrasyonuna karşı dirençle; patlama, gerilme ve aşınmaya karşı direnci iyileştirmektir. Bununla birlikte, yüzey yapışbrma yırtılmayı da etkilemektedir. Yüzey yapışbrmayla kartonun katlanması ve çarpma direnci de iyiieştirilir. Bunlara ilave olarak yangına dayanıklı, bakteriolojik olarak işlem görmüş, oksitlenmeye dirençli gibi bazı öze! niteliklerin eldesi için de yüzey yapışbrma uygulamasından yararlanılır.
4.2.2.2.1. Yüzeysel Yapıştırma Maddesi Olarak Nişasta
Yaygın şekilde kullanılan yüzey yapışbrma maddesi nişasta olup size pres tarafından uygulanabilir. Çoğu kağıt fabrikası uygulamasında %3-9 kab içerikli kısmen düşük viskozite!! nişasta çözeltisi, size preste bir ton ürün kağıt başına 30-50 kg olacak şekilde kağıt yüzeyine aktanlır. Nişasta; patates, mısır ve diğer bitkilerden elde edilen ve dektroz birimlerinden oluşan bîr karbonhidrattır. Nişasta polimeri iki formda bulunur. Bunlar, yaklaşık 500 birimlik bir doğrusal bir molekül yapıda ve birkaç bin birimden oluşan bir dallanmış doğal polimerdir. Doğrusal zincirli polimere amiloz adı verilmekte olup doğal mısır nişastasının yaklaşık %27'sini oluşturmaktadır. Oysa, geri kalan %731ük kısım dallanmış yapı gösteren amilopektinden oluşmuştur. Fraksiyonİanmış nişasta özel kullanımlar için uygundur(Klass 1991). Amiloz tamamen 1-4 a glikozidik zincirler içerirken amilopektin çoğunluğu 1-6 a glikozidik zincirler yanında 1-4 a glikozidik zincirlerde içerir. Amitozun amilopektine oranı nişastadan nişastaya farklı oiabÜmektedir(Keamey 1990).
Nişastanın polimerleşmiş yapısı ve komşu zincirler arasındaki hidrojen bağlan nedeniyle soğuk suda çözünmeyen beyaz, granüllü bir toz olarak tedarik edilmesi mümkündür. Bununla birlikte, sulu süspansiyon ısıtıldığında su granül yapıya penetre olabilmekte ve granüller kendi kendine şişmekte, konsantrasyona bağlı olarak jelatinleşmiş bir çözelti veya macun oluşumuna sebep olmaktadır. Aynca, pişirme çözeltinin daha düşük bir viskoziteye sahip olmasına sebep olur. Bu sıcak çözeltinin soğutulması geriye dönüş olarak adlandınlan kalınlaşmaya neden olur. Yüzey yapışbrmada kullanılacak nişasta ya kesintili ya da sürekli sistem kullanılarak pişirilir. Fraksiyonlanmamış ve modifiye edilmemiş nişasta viskoz ve hatta soğutmaksızın jelleşmeye veya
87
geri dönmeye bir eğilime sahip ürün olarak kabul edilir. Geri dönüşten %100 amilopektjn kutlanılarak sakınılır. Doğrusal fraksiyon film oluşumuna karşı daha fazla yardıma olduğu için yapışbrmada etkinlik kayıplanna sebep olur.
4.2.2.2.1.2. Nişastanın Hazırlanması
Kağıt fabrikasına nişasta çözünmez beyaz bir toz olarak sağlanmakta olup nişastanın sulu çözeltisi ya sürekli ya da keslnöll işlemle hazırlanır. Yeterli ıslanma süresi ve kanşbrma, pişirmede tek düze bir dağılım eldesl için önemlidir. Pişirme öncesi nişasta sulu çözeltisini elemek arzu edilir. Nişasta bakteriler tarafından degradasyona konu olduğu İçin depolamada nişasta sulu çözelb'sini korumak için bir mikrobiocid kullanımı gerekli olabilir. Şekil 4.26'da görüldüğü üzere, kesikli bir pişirme sistemi; nişasta sulu çözeltisinin buiunduğu açık bir çelik kap, nişasta sıcaklığını 88°C'dan 93°C'a yükseltmek için direkt veya Indirekt ısıtma sağlayan ekipmanlar ile kanşbrma elemanlanndan oluşmaktadır. Pişirme işlemine 20-30 dak. süre ile bu sıcaklıkta devam edilir. Direkt buhar enjeksiyonu yapılan kesikli pişiricilerde fazla ısıdan kaçınmak için enjeksiyon noktalannda türbülanslı kanşbrma uygulanır. Sulu çözeltinin viskozitesi, dönüşüm noktasına ulaşıldıkça artar; bu nedenle, kuvvetli kanşbrma gerekli olup nişasta kaynama noktasının albnda tutulmalıdır. Nişasta sulu çözeltinin kaynaması köpük olumuna sebep olur. Pişirme sıcaklığını atmosferik koşullar sınırlıyorsa genellikle kesikli yolla pişirme için ön modifikasyona tabi tutulmuş nişasta tera'h edilir.
Nişasta-
B u h a r -
--
5 ? Ç
Pişmiş Nişasta
Buharla ısıtma
Şekil 4.26. Kesikli sistemle nişasta hazırlama ünitesi.
Nişastanın sürekli yolla hazırlandığı bir sistemde; bir buhar düzenleyici vana, bir tank, geri basınç boşalbcı vana ve sistemdeki fazlalığı sulu çözelti tankına döndüren bir pompa bulunmaktadır. Sulu çözelb'ye ilave edilen buhann miktan tam bir kondenzasyon elde etmek İçin kontrol edilir. Hızlı pişiriciler, pişirmeyi ortalama sıcaklıkta gerçekleştirdiği için modifiye edilmemiş nişastayı pişirmek için kullanılabilir. Yüksek sıcaklıklarda pişen modifiye edilmemiş nişastalar amiloz çökelmesine yatkındır. Amitoz
8 8
çökelmesi, hazırlanan kanşım atmosferik koşullara döndükten sonra mümkün olduğunca hızlı ve etkin bir kanşbrma ile yapılan alkali ilavesi ve pH'ın 8.0-8.5 aralığında tutulmasıyla minimize edilebilir.
Bazı hızlı pişirme sistemleri nişastanın mekanik dağıblmasını sağlamak için ısıtma bölgesinde aşın buhar kullanır. Bu, daha iyi dağtblmış bir nişasta macunu verir. Aşın buhann miktan nişastayı arzu edilen sıcaklığa getirmek için gerekil olan buhar miktannın %125 ile %300'ü arasında değişir. Bu sistemin en belirgin sonucu, geleneksel kesikli pişirme sistemleri ile hazırlanmışla karşılaşbnldığmda modifiye edilmemiş nişastanın daha düşük bir viskozite vermesidir. Aşın buhar kullanan hızlı pişirici, yüksek fiyatlı ön modifiye olmuş nişasta yerine daha düşük fiyatlı modifiye olmamış nişasta kullanımına İmkan verdiği İçin tercih editir(Klass 1991).
Aynı zamanda, nişasta bakteriyel a-amiloz enzimlerinin etkisiyle de dönüştürülür. Enzimler, bir birim başına örneğin paket başına, gram başına veya tablet başına standart bir aktivasyon düzeyini sağlamak İçin üreticiler tarafından kanşbnlır. Nişasta üzerine enzimin etkisi; pH, sıcaklık ve stabilité edici iyoniann varlığıyla ilişkilendirilebiiir. Enzim kullanan sürekli pişirme teknikleri olmasına rağmen kesintili yolla nişasta hazırlayan teknikler daha çok kullanılmaktadır. Nişastanın termal yoldan kimyasal dönüşümü, kimyasal depolimerizasyon ve yüksek sıcaklıkta dağıtma sonucu oluşur. Birçok çözünen oksidantiar kullanılmasına rağmen amonyum persülfat ve hidrojen peroksit en yaygın olanıdır. Nişastanın viskozitesini azaltmak için oksidarjf ve asit hidrolirjk depolimerizasyonunun kombine edildiği sistem de uygulamada tercih edilmektedir.
Oksitlenmiş nişastalarla ilgili problemlerden birisi nişastanın anyonik karakteristiğidir. Bu, abklann değerlendirilmesi nedeniyle nişasta beyaz su sistemine verildiğinde arzu edilmemektedir. Birçok fabrika yüzey yapıştırma İçin katyonik nişasta kullanımını düşünmektedir. Katyonik nişasta katyonik bir polielektrolitfe nişastanın reaksiyonu sonucu elde edilir. Oysa, yüzey yapışbrmada düşük miktarda katyonik nişasta kullanılır. Birçok fabrika katyonlaşbna bir kimyasalla nişastanın pişirilmesi suretiyle katyonik nişasta hazırlamaktadır. Bu yolla elde edilen katyonik nişasta fazlaca dallanmış bir amin polimeri olup nişasta üzerindeki katyonik gruplar lifler üzerindeki anyonik gruplara bağlanabilir ve böylece, nlşasta-selüloz yapısı ortaya gkar. Bu uygulama kağıt fabrikası akınb muamele sistemindeki BOD yükünü azalbcı sonuç verir(Grief 1990).
Nişastanın doğal halde kullanımını düşük kab içeriğinde yüksek viskozite vermesi ve viskozitesinin zamanla değişmesi etkilemektedir. Bu iki sorunun aşılması için nişastanın modifiye edilmesine yer verilir. En önemli modifikasyon yöntemleri; oksldasyon, aseülasyon, hidroksietllasyon ve enzimle muameledir. Nişasta bazı kiroyasal madde İle reaksiyona sokularak yapısında yer alan her glikoz birimindeki üç OH grubu H atomu ile yer
8 9
değiştirerek nişasta eter veya esterleri oluşur(Grief 1990). Alkali metal hidroksitlerle muamele edilmiş nişastaların şişmeye karşı eğilimi artmakta olup jelleşme sıcaklıktan da hidroksil eöllenme derecesine göre azalmaktadır. Katyonlk nişasta, nişastanın hidroksil grubunun eter bağı aracılığıyla bir katyonla yer değiştirmesine uğrabldığı reaksiyonla elde edilir. Katyonik nişastalar elde edildiği nişastaya göre daha düşük Jelleşme sıcaklığına sahiptir.
4.2.2.2^1.3. Nişasta Modifikasyonları
Doğal haldeki nişasta birçok kullanım yeri için uygun bir kimyasal madde olamamaktadır. Bu nedenle doğal nişastanın modifiye edilerek kullanım yerinin istediği özelliklerinin kazandınlması gereklidir. Yukanda da vurgulandığı «zere nişastanın modifikasyonu değişik yollarla gerçekleştiritebilmektedir. Ancak, tüm modifikasyon teknikleri aşağıdaki özelliklerden bir veya birkaçını nişastaya kazandırmak amacıyla yapılır. Bu özellikler; yapışma sıcaklığı, kab-vlskozite ilişkisi, jeiatinleşme ve pişirme özelliği, iyonik karakter, hidrofîiik karakter, bozunma eğilimidir. Sonuçta, uygulanan modifikasyon nişastanın molekül ağırlığında bir azalmaya sebep olur. Tablo 4.7'de değişik nişasta modifikasyon yöntemlerinin özellikleri verilmlştir(Brouwer et al . 1998).
Tablo 4.7. Nişasta Modifîkasyonlan Modifikasyonun Tipi Ana Hedef işlem On jetanleştirilmiş nişasta Düşük viskoziten nişasta a. Dekstrin
b. Asitte modifiye edilmiş nişasta
c Oksitlenmiş nişasta
d. Enzimle modifiye edil. nişasta Çapraz bağlı nişasta Stabilize edilmiş nişasta Nişasta sekerleri
Soğuk suda dağıblabllirilk Düşük viskozite Düşük viskozite Viskozitenin denge aralığı Düşük viskozite Yüksek jel eğilimi Düşük viskozite İyiiesürilmtş viskozite stabilitesi Düşük viskozite Pişirmenin modifiye edilmesi İyileştirilmiş viskozite stabilitesi Şekerli sakkaritier
Tamburiu kurutma A,b,c veya d Asitle kuru ısıl muamele etme Asit hidroliz
Oksitleme
Alfa-amiloz Çözeltide çapraz bağ!. Esterleştirme Asit veya enzim
Diğer taraftan, dbğai nişastanın modifiye edilmesi ile elde edilen katyonik nişasta çözeltileri tutundurucu madde olarak da kullanılmaktadır. Bu durumda selüloz üzerine nişastanın absorpsiyonunu etkileyen önemli değişkenler aşağıdaki gibidir(Brouwer et al . 1998).
• Selülozun yük yoğunluğu, • Spesifik yüzey alanının büyüklüğü, kağıt yapısında yer alan
partiküllerin spesifik yüzey alanı ne kadar büyük ise katyonik nişastanın âbsorpsiyonuda o kadar fazla olacaktır.
• NaCI miktan: Yüksek NaCÎ konsantrasyonu selüloz üzerine olan katyonik nişasta apsorpsiyonunu azaltır.
90
• Amllopektin ve amiloz: Katyonik amîloz katyonik amipopektin üzerine absorbe olur.
• Na2SQ., ve CaCI 2: Her iki tuzun konsantrasyonunun artması katyonik nişastanın absorpsiyonunu azaltır.
• Supstitusyon derecesi: Artan supstitusyon derecesi absorbe olan katyonik nişasta miktannı azalhr.
4.2.2.2.2. Yüzey Yapıştırmada Kullanılan Diğer Kimyasallar
Yüzey yapıştirma İçin nişastadan başka suda dağıhlabilen birçok film oluşturucu kimyasal madde de kullanılmaktadır. Bunlar içersinde, karboksl metil selüloz, metil selüloz, polivlnil alkol, aljinat, ve sentetik reçine polimerleri vardır. Bu maddeler, nişastadan daha pahalıdır ve kağıda ilave edilmesini yüksek fiyattan sınırlamaktadır.
Karboksi metil selülozun sodyum tuzu (CMC); mürekkep emmeye, yağlara karşı direnç sağlaması ve yüzey direndriı iyileştirmesi amacıyla bir yüzey yapıştıncı olarak kullanılır. CMC yalnız başına kullanılabildiği. gibi nişasta, bitkiler sakızlar veya proteinlerle kanşbnlarak da kullanılmaktadır. CMC yüzey yapıştıncısı ya size preste ya da kalender kutusunda uygulanabilir. CMC'nin ana uygulamalanndan birisi kartonun baskı parlaklığını iyileştirmek için kalender yapıştırma kutusunda uygulanmasıdır. Metil selüloz, yağlara dirençli sert, esnek ve kesintisiz bir film tabakası oluşturmak üzere yüzey yapıştırma amacıyla tek başına veya nişasta ile kanşbnlarak kullanılabilir. Film suya hassastır ve suya karşı direnç sağlamak üzere çapraz bağlanma sağlayan reçine ilavesini gerektirir. Sorbitol gibi ptastikleştiridler filmin esnekliğini iyileştirmek için ilave edilebilir. Metil selüloz çözeltileri, yüksek sıcaklıklarda jelleşirler veya çökelirier. Metil selüloz size preste uygulanabilir. Metil selülozla kalender kutusundaki yapışbrmada çökelmeyi önlemek için çözelti soğutulması ve slrküle edilmesi gereklidir.
Polivlnil alkol, çok yüksek bir gerilme ve şeffaflık derecesine sahip olup esnek ve yağa dirençli filmler oluşturmak için bîr yüzey yapışbncı olarak kullanılır. Bu filmin suya karşı dirend oldukça iyidir ve bu çapraz bağlı reçine ilavesi ile veya koloidal silikayı stabilize eden bir alkali İle lyileştirilebilir. Polivlnil alkol çözeltisi, size pres veya kalender kutusu aracılığıyla uygulanabilir; fakat, yüksek hızlarda çalışma sorunlan yaratan dilatans akış özelliğine karşı bir eğilimi vardır.
Aljinat, kendi başına veya nişasta, kazein veya bitkisel sakızlarla kombine edilerek yüzey yapışbrma için kullanılabilir. Aljinat, kınlmaz ve temiz olan filmler oluşturur; fakat, plastikleştirilmeksizin kolay kırıtabilir. Aljinat filmleri suya hassasbr ve çapraz bağlı bir reçine gerekebilir. Aynı zamanda, aljinat, sıcaklığa da hassasbr, ve soğutma kalender kutusu uygulamalan için gerekil olabilir. Aljinat yüzey yapıştıncısının ana kullanımı; yüksek yoğunluğa, iyi kapanmış yüzeye İhtiyaç duyflian kağıt türleri içindir.
91
Hayvansal tutkallar; proje kağıüan, yüksek kaliteli paçavra içeren yazı ve baskı kağıüan üretiminde bir yüzey yapışbna olarak kullanılır. Hayvansal tutkallarla yüzey yapıştırma oransal olarak sert ve absorbe yeteneğini yitirmiş bir yüzey verir. Eğer, yapışbnlmış kağıt bir alüminyum veya çapraz bağlayıcıdan geçirilerek sertleştirilirse yüzey suya karşı oldukça dirençli olmaktadır. Aynı zamanda, tutkal kağıdın direnç özelliklerini de iyileştirir.
Yüzey yapıştırma İçin kullanılan maddelerin çoğu suda dağıblabllen kolloidlere aittir. Bazı durumlarda, waks veya reçineler gibi suda çözünmeyen maddeleri kullanmak arzu edilir. Bu durumda bu maddelerin emülsiyonlannı hazırlayarak kullanmak gereklidir.
VVaks emülsiyonlan yalnız başına veya nişasta ile kombine edilerek size preste veya kalender kutusunda uygulanabilir. VVaks emülsiyonlan ile yüzey yapıştırma daha iyi bir bitirme işlemi, daha iyi bîr aşınma dayanımı, daha İyi bir su iticilik ve daha iyi bir kana karşı dayanımı İçine alan birçok kağıt özelliğini sağlamaktadır. Kalender yapışbrmada, vvaks, toplanmayı minimize etmek için bir yağlayıcı olarak fonksiyon üstlenebilir. VVaks emülsiyonları île elde edilen su İticilikteki artış sürekli bir vvaks filmi oluşumuyla değil mlkroskopik vvaks partlkülleri ile lifin kaplanmasından ileri gelmektedir, böylece, liflerle su arasındaki temas açısı artınlmış olur. Aynı zamanda, vvaks partikülleri liflerin yüzeyindeki gevşek boşluklan azalbr. Böylece, aşınma direnci ve baskı özelliği de iyileştirilir. VVaks emülsiyonu iie yapılan yüzey yapıştırmadan fayda sağlayan önemli bazı kağıt çeşitleri; çantalık kağıtlar, sargılık kağıtlar, kutuluk kartonlar ve yiyecek sarmak amacıyla kullanılan kağıtlardır. Fakat vvaks emülsiyonu yalnız başına kullanıldığında aşırı penetrasyonu bir problem olabilmektedir.
Özel kağıtlara fonksiyonel özellikler kazandırmak için birçok dîğer yapışbrma kimyasalı kullanılır. Nişasta uygulaması kağıt safihasının yüzeyinde oldukça hidrofilik bir tabaka oluşumuna sebep olur. Stiren maleik anhidrit kopolimeri gibi bir polimerik yapışbna ile nişastanın birlikte uygulanması yüzeyin hldrofilikliğini azalhr. Film oluşturarak veya film oluşturmadan su iticilik sağlamak üzere kullanılan değişik polimerik yapıştırma maddeleri de mevcuttur. Bir size pres kimyasalı olarak stiren maleik anhidrit kopolimeri aynı zamanda yaş ve kuru sağlamlığı düzeltmek amaayla da kullanılmaktadır. Poliüretan emülsiyon yüzey yapışbrma kimyasallan belirgin şekilde vvaks toplanmasını ve alkali direncini İyileştirmede rol oynamaktadır. Polimerik yüzey yapışbrma kimyasallan safihadan istenilen değişik özellikleri karşılamak için diğer özel yapışbrma kimyasallan ile kombine edilerek de kullanılabilir. Emülsiyon şeklindeki silikon reçineleri düşük yüzey gerilimi sağlamak için yüzey yapışbna olarak kullanılır. Ateşe dayanıklı kağıtlar; amonyum fosfat, amonyum sulfamat, polifosforilamid ve amonyum sülfab içeren amonyum tuzlan da yüzey yapıştırmada kullanılabilir. Bu maddeler, suda çözünür ve size pres veya kalenderde de uygulanabilir. Bazı kağıt
92
çeşitleri daha yumuşak bir safiha eldesi İçin plastikleştiricilerie muamele edilir. Yaygın şekilde kullanılan plastikleştiriciler; gliserin, sorbitol, mannltol ve glikoldur. Bunlar yalnız başına kullanılabildiği gibi nişasta ile kombine edilerek de kullanılmaktadır. Parşömen, plastikleştiridierte muamele görmüş kağıtlara örnektir.
4.2.2.2.3. Geleneksel Size Pres Düzenlemeleri
Geleneksel bir size preste ana uygulama yapışbrma çözeltisi ile kağıdı presin tepe noktasında temasa getirmektir. Böylece, kağıt yapışbrma çözeltisinin bir kısmını absorbe eder ve çözeltinin kaianı presin tepesinden aynlır. ÇözelUnin fazlası alttaki bir kapta toplanır veya presin yeniden tepe noktasına beslenmek üzere bir pompaya verilir. Geleneksel size pres düzenlemeleri düşey, yatay ve eğik olmak üzere kuşe kağıt üretimi konusunda verilmiştir. Düşey düzenleme en iyi safiha akışı sağlar, fakat, her bir presin tepe noktasındaki çözelti derinliği eşit değildir. Yatay size pres düzenlemesi safihanın her iki yüzeyinde eşit olarak sağlanamayan absorplanma sorununu çözer. Eğik size pres bir uzlaşıdır ve yatay size presin uygun olmayan safiha hareketinden kaçınmak için geliştirilmiştir.
4.2.2.2.3.1. Kuşeleyici Olarak Size Pres
Pigment kuşeleme, baskı kalitesini iyileştirir. Size pres, baskı özelliklerini iyileştirmek için kullanılan ilk kuşeleyîd tipidir. Geçen 20-30 yıl içersinde bıçaklı kuşeleyicller kağıdın baskı özelliklerini iyileştirmek idn pigment kuselemede daha fazla kullanılır olmuştur. Çünkü, baskı kalitesi Idn ggdüze bir yüzey eldesini sağlamak amacıyla daha vüksek kuşe ağırlıktan uygulamak gerekmek olup bunu sağlayabilmesi bakımından bıçaklı sıvayıcılar daha fazlaterdh edilir olmuştur. Bugün, size preste pigment kuşelemeyi tabî tutulmuş kuşe kağıtlar halen film kuşeleme adı albnda uygulanmaktadır.
4.2.2.2.3.2. Size Pres Kaldırması
Size presin çalışması makinenin enine yönünde safihanın aldığı kimyasal maddenin miktarının uygunluğu bakımından kontrol edilmelidir. Aynı zamanda, suyun absorplanma miktan kurutma maliyetini en aza indirmek amacıyla minimize edilmelidir. Size preste safihaya aktanlan kab madde miktannı etkileyen ana değişkenler aşağıda verilmiştir.
1. Yapışbniacak kağıt safihası ile ilgili özellikler, • Kağıdın gramajı(yoğunluk, kapiler yapısı, düzey düzgünlüğü), • İç yapıştırma miktan, • Rutubet İçeriği,
2. Yapışbrma çözeltisi ile ilgili özellikler, • Katı İçeriği, . • Sıcaklık,
03
Viskozite, • Yapıştırma çözeltisinin bileşimi, f * $ ^ < " " " 3. Yapışbrma makinesinin dizaynı ve işletme ile ilgili özellikler, . _.v
• Makine hızı, o ^ - ' • Tepe basına, • Tepe genişliği, • Tekne derinliği. Size preste yapışbrma çözeltisi ile ilişkili 2 ana mekanizma vardır. İlki
safihanın yapışbrma çözeltisini absorplama yeteneğidir. İkincisi İse presin tepesinden geçen çözelti filminin miktandır. Daha büyük bir absorplamayı işaret eden faktörler düşük çözelti viskozitesi, düşük makine hızı ve düşük iç yapışbrma seviyesini içermektedir. Daha büyük bir film kalınlığına sebep olan faktörler safiha pürüzlülüğü, daha hızlı makine hızı, düşük pres tepe basıncı ve daha yüksek viskozitedir. Kağıt yüzeyine aktanlan çözeltinin miktannı etkileyen faktörlerden çözelti viskozitesi ve kab içeriği ile ilgili sorunlar en kolay şekilde ortadan kaldınlabilir. Bununla birlikte, sonradan buharlaşacak suyun miktannı minimize etmek de önemlidir.
4.2.2.2.3.2.1. Geleneksel Size Pres Sınırlamaları
Geleneksel size preste, yapıştırma çözeltisi tepe üzerinde yapışbrma maddesinin bir göletini oluşturmak için zıt yönde dönen silindirler arasına verilir. Çözeltinin fazlası silindirin tepesinden aşağıya doğru akar; fakat, silindirlerin tepe basıncı tepeden geçen tutkal çözeltisinin miktannı sınırlar. Eğer, hidrodinamik kuvvetler çok büyükse yukanya doğru olan hız pres tepesi kirlenmesine ve göletin yüzeyinden çözeltinin akmasına sebep olmaktadır. Yapışbrma çözeltisi viskozitesinin silindirin tepesindeki hidrodinamik kuvvetlerde payı vardır. Bu durum, dilatans maddeleri uygulamak İçin size presi pratik olmadan çıkarmaktadır. Makine hızı arttıkça, nişasta çözeltisinin viskozitesini düşürmek gerekebilir. Bu yaklaşım safiha özelliklerini kötü şekilde etkilemekte aynı zamanda kurutmaya duyulan ihtiyaa da artırmaktadır. Size presle ilgili diğer bir problem film çaüamasıdır. Yapışbrma çözeltisinin "çoğu presin tepesinde safiha tarafından absorplanmasına rağmen fazla çözelti safiha ve silindir arasındaki safiha yüzeyinde kalır. Tepenin sonunda bu film iki kısma çatlayarak ayniır. Şekil 4.27'de görüldüğü üzere, bunun bir kısmı kağıt safihasında geri kalan kısım ise silindir yüzeyinde kalır.
Oluşan çatlaklığın büyüklüğü; sıvanın reolojisine, safihanın absorps^on özelliklerine, silindirterirElevir hızına_ye_catiamaya konu olan maddgnTirTITaa^ine bağlıdır. Sorun: hız arttıkça, viskozite yükseldikçe ve film kgjnnğTarttakça daha da büyümektedir. Size prese giren safihanın rutubet içeriği, kağıda aktarılan sıva miktan üzerinde belirgin bir etkiye sahiptir. Daha yüksek safiha rutubetleri absorpsiyonu büyütür, böylece, makine enine yönündeki değişken bir rutubet İçeriği safihanın aldığı sıva miktannın _da cggîşmesine sebep olur ve safiha özellikleri yüzey yapjşfarmadan etkileninBu
94
<^ nedenle tutkala çözeltisine giren safihanın rutubet profili % k | V e hatta daha p ^ da düşük bir noktaya kadar kurutulmalıdır. Bu İşlem aynı zamanda yüzeye
yapışbrma maddesini daha yakın kılar. İç yapışbrma miktan, size preste kağıda aktanlan sıvanın miktannı etkileyen en önemli faktördür. Çekme gerilmesi ve gramaja bağlı olarak kopuk oluşmaksızın size pres işlemi sırasında ve kurutma işleminde safihanın düzenli hareketini sağlayacak şekilde minimum düzeyde bir iç yapıştırma yapmak arzu edilmektedir. ^j(J^~
Şekil 4.27. Yüzeyi yapışbnlmış kağıtta çatlama sorunun oluşumu.
Geleneksel size preslerde ortaya çıkan diğer bir sorun iki silindirin hızlann dengeienememesidlr. Eğer, silindirlerin hızlan denk değilse safihanın hızla kopması ve kağıt safihası yüzeyinin aşınmasına yol açılacakbr. Makine hızı arttıkça silindir hıziannın denkliğinin sağlanması da o kadar zorlaşmaktadır.
ti» 4.2.2.2.3.2.2. Size Pres Dizaynındaki İyileştirmeler Makine hızı arttıkça ortaya çıkan daha büyük hidrodinamik kuvvetleri
karşılamak İçin size pres silindirlerinin çapının da artırılması düşünülmüştür. Artan silindir çapı, yapıştırma çözeltisi üzerindeki ivmeyi azalbr. 1500 mm çapındaki size pres silindirleri ile donablmış kağıt makineleri 1000 m/dakika hızda başanlı şekilde çalışmaktadır. Şekil 4.28'de, yüksek hızlı size pres olarak patent albna alınmış önlüklü size pres görülmektedir. Bu sistemde yapışbrma çözeltisi tarafından daha az kinetik enerji absorbe edildiği için sirkülasyon hızı azalmakta ve yapıştırma çözeltisinin göletin dışına sıçrama eğilimi azalmaktadır. Bu, size pres modifikasyonu gölet türbülasının azaltılmasında etkilidir; fakat, engellerin temiz tutulmasında bazı problemleri vardır. Engellerin üzerine yerleştirilen saçaklar sadece çizikler oluşturmaz aynı zamanda safihanın kopmasına yetecek kadar çizikte oluşturur. Günümüzde bu sistem çok az fabrikada kullanılmaktadır.
f
95
Şekil 4.28. Önlüklü size pres.
4.2.2.2.3.3.3. Modifiye Edilmiş Size Pres Dizaynları
Göletin ortadan kaldırıldığı modifiye edilmiş size pres dizaynının gelişimi gölet türbülansının yarattığı sorunlan da ortadan kaldırmıştır. Şekil 4.29'da yer verilen uygulama taşıma sistemli bir uygulamadır. Buradaki teknik ofset baskı tekniğinde olduğu gibidir. Bu uygulamada sistemde yeı^r alan_şjlindlrterin farklı hızlarda hareket etmesi minimuma indirilerek tutkal filminin çatlamasının da önüne ğe^lmektedJLOfset veya taşıma sistemli size pres uygulamalannda, yapıştırma çözeltisinin kah İçeriği ve kağıda aktanlan miktar bağımsız değişkenler olup kurutmadan sonraki yükü azaltmak için nişasta çözeltisinin konsantrasyonunu artırmak mümkündür. Bununla birlikte, film çatlaması ve dışanda hareket eden liflerle ilgili problemler halen devam etmektedir. Safiha presin tepesinden aynldığında yarablan z-yönündeki makaslama kuvvetleri safiha yüzeyinin pürüzlüğüne neden olmaktadır.
Şekil 4.29. Taşıma sistemli size pres.
Geleneksel bir size pres yerine taşıma sistemli bir size presin kullanılması İki silindirle 6 silindirin yer değiştirmesini, artan başlangıç yatinmını ve belirgin şekilde daha yüksek bakım maliyetini ve daha sık silindir değişimini gerekli kılmaktadır. Aynı zamanda iki silindir ile karşılaştırıldığında 6 silindirin bakım ve kuruluşunu da içermektedir. Altı silindirin hepsini de tamamlamak gerekmekte olup bunlar hepsi de yüksek tepe yükünde çaiışbnlır. Böylece, silindir yüzey kaplama ömrü azalır. Taşıma sistemli size preste silindir bakımı ve film çatlama problemleri, Şekii 4.30'da görülen bıçaklı ölçmeye sahip size presin gelişimine yol açmıştır. Bıçaklı yapışbrma
96
başlıklan size pres silindirlerine tutkalı uygulamak ve ölçmek için kullanılır. Bıçakla yapılan ayarlama bir göletsiz veya çok sınırlı bir göletle çalışmaya izin vermektedir.
Şekil 4.30. Bıçaklı dozajlama sistemine sahip size pres.
Bıçaklı ölçmeyle, yüzeye uygulanacak yapıştırmanın miktan kontrol edilebilir ve bıçak basına kolayca değiştirilebilir. Bu özellik, bağımsız bir değişken olarak kab içeriği kontrol etmeye; pratik olarak ta kağıda aktanlan sıva miktannın kontrolünü sağlamaktadır. Çubuklar modifiye edilmiş size preslerde ölçme elemanı olarak kullanılır. Başlangıçta, tel sanlmış çubuklar kullanılmıştır. Geleneksel bir kuşeleyidde olduğu gibi tutkal aktanmı hidrolik basınçla yapılmamakta, sadece volumetrik uygulamayla başanlmaktadır. Aktanlan tutkal çözeltisinin miktan silindir yüzeyine sanlmış tel çapının bir fonksiyonudur. Böylece, ilişki doğrusal ve hızdan bağımsız bir duruma getirilmiştir. Yüksek hızlı makinelerde tel sanlmış çubuk kullanımına doğru bir eğilim vardır. Ancak, telin çubuk üzerine düzgün sanimaması durumunda bazı sorunların ortaya çıkması kaçınılmazdır.
Geleneksel bir size presde nişasta alımı direkt olarak çözeltinin konsantrasyonuna bağlıdır. Böylece, alımı kontrol etmenin öncelikli metodu kablan değiştirmektir. Bir ön ölçülendîrmeli size presle kab konsantrasyonu ve alım oranı bağımsız olarak değiştirilebilmektedir. Değişik ön ölçülendirmeli size presle, geleneksel size presten 1.5-2 kat daha yüksek bir konsantrasyonda yüzey yapıştırma uygulaması yapılabilmektedir.
4.2.2.2.4. Yüzeyi Yapıştırılmış Safihanın Kurutulması
Yüzey yapıştırma safihayı tekrar ıslatır. Yüzey yapıştırmada suyun absorplanması liflerin şişmesine sebep olur ve safiha genlesir. Aynı zamanda, qerilme_djrencinde_bir azalmaya sebep_glur. Lifler tarafından su absorbe oldukça^ safiha yüzeyinde yapıstarma maddesinin viskozitesini ve kablan affirirT~safiha yapışjçan_cjıu:. Bu yapışma, safiha kalite problemleri ve toplanmalara sebeptdurTBu faktörlerin hepsi safihanın size presten çıkışını ve kurutmadan sonraya doğru olan hareketi dizayn etmek İçin dikkate alınmalıdır. Pr\ hiîyiik prnhlsmlerden biri safihanın oenleşmesldir. Bu da kınşmalara yol açabilir. Safiha genleşmesini telafi etmek için yaygın şekilde kullanılan aygıt eğilmiş yayıcı silindirdir. Son kurutucu kısmındaki gerilme
97
öncelikle kontrol edilmelidir. Safihaya uygulanan çok gergin çekme fiziksel direnç özelliklerini etkileyebilir. Çekmedeki çok fazla gevşeklik buruşma, kınşma veya katlanmaya sebep olur. Modern makineler, size pres dışında safiha gerilimini ölçmek için bir yük hücresi kullanırlar. Bu gerilim İşareti sonraki kurutucu kısmının kontrolünün esası olarak kullanılır.
Son kurutucu kısım genellikle geleneksel sillndirik kurutuculardır. Çoğu durumda, size presten sonraki ilk iki kurutucu düşük sıcaklıkta çalışbnlır ve pisliklerin toplanmasından kaçınmak için yüzeyi bir bütün olarak kaplanmışbr. Genellikle ilk iki kurutucu keçesizdir. Sonraki kurutucuda kullanılan kurutucu keçeleri genellikle safihanın izlenmemesi için monofiament fabrikler olmaktadır. Ayn olarak kıvnlmayı kontrol etmek-için sonraki kurutuculann üstünde ve albndaki sıcaklıktan kontrol etmek arzu edilmektedir. Bazı uygulamalarda, size pres ile sonraki ilk kurutucu arasında ek bir kurutma sağlanması gerekebilir. Genellikle bu kısımda Infra-hava veya infrared kurutuculan kullanılır. Çünkü, bu kurutucular safihalann kısa hareketleri boyunca çok büyük bir enerji girdisi sağlayabilirler, infrared kurutuculan kullanıldığında size presten sonraki ilk iki kurutucu tam sıcaklıkta çalıştırılır. Bazı makinelerde, hava foilll kurutucular size presten sonra ek bir kurutma sağlamak için kullanılır. Böylece, sadece ek bir kuruma sağlanmış olmayıp aynı zamanda safihanın kırışma, buruşma ve katlanması da kontrol edilmiş
o l m a k t a d ı r - ^s^A c£ı9foMvrp\Ç sgHsT* 4.2.2.2.5. Kartonların Kalenderde Yapıştırılması
Kalenderde yapıştarma ağır kağıtlar ve kartonlara yüzey yapışbrma uygulamanın diğer önemli bir metodudur. Bu kağıtlara daha sonra kurutma uygulamaksızın size pres kullanılabilir. Çünkü, kağıt kalender birimine uiaşbğında potansiyel ısı devam etmektedir. Bu ısı kalender kısmı ile bobin arasında bir miktar buharlaşmaya sebep olur. Genellikle, geri kalan İlave su ise esas safiha rutubetinde önemli bir artışa sebep olmadan kartonun kütlesi tarafından absorbe edilir. Şekil 4.31'de tipik bir kalender kutusu görüşmektedir. Bu kutu kalender silindirinin uzunluğuna yönde uzanmaktadır. Yapıştırma maddesi silindire uygulanır ve buradan safiha yüzeyine transfer edilir.
Akış k o n t r o l vanası
Giriş
S i l i n d i r
Boşaltma
Şekil 4.31. Kalender kutusu.
98
Bazı makinelerde, kalender kutusundan sadece su uygulanır. Bu durumda genellikle kutular kalender düzenlemesinin yüksek bir yerine yerleştirilir. Su uygulamasının amacı, kalenderin safiha yüzeyini düzeltme etkisini iyileştirmek için safiha yüzeyini yumuşatmaktır. Bu uygulama bir yüzey yapıştırma olmayıp genellikle su yüzey işlemi olarak ifade edilmektedir. Bir kalender yapıştırma kimyasalı kullanıldığında Şekil 4.32'de görüldüğü üzere birden fazla kalender kutusu kullanılır.
•Safihanın hareket yönü
•a kutusuCyüksek)
Su kutusu(alçak)
Şekil 4.32. Kutulu kalender düzenlemesi.
Safiha üzerine alınan kimyasal madde miktan ile bu maddenin dağılımı safihanın yüzey kabalığına, kağıdın rutubet İçeriğine, yapışbrma çözelbsinin sıcaklığına ^ k o n s a n t r a s y o n u n a , kalender düzenlemesinden kutuların yerieşirnlne~"veHcûTlariııan Kutu sayısına bağlıdır. Eğer, kutunun yerleşimi yüksek bir yer ise sıvanın safiha içine~pinetrasyonu tercih edilir ve safihaya aktarılan miktar artmaktadır. Düzenlemede kutulânn yerleşimi düşükse alınan madde miktarı az olacak ve tutkal yüzeye yakın tutulacaktır. Düzenlemenin aynı tarafındaki iki kutu maksimum yapışbrma etkisi İstendiğinde kullanılmaktadır. Bu özellikle yağa karşı dirençli kağıt üretimlerinde tercih edilir. İlk uygulama safihanın poıiannı doldurur ve ikinci uygulama yağa karşı bir yüzey eldesin! mümkün kılacak uygulama için işlev üstlenmiş olur. Yapışbrma çözeltisinin yüksek sıcaklığı kablann kağıda daha fazla aktanmını sağladığı için tercih edilir fakat, safihanın sıcaklığı tutkaiın sıcaklığına yakın ise daha üniform bir tutkal absorplaması sağlanacakbr. Tutkal sıcaklığı çevre havasının çlğlenme sıcaklığından daha düşükse safiha üzerinde yoğunlaşma oluşacakbr^
99
Arzu edilen sonuçlara bağlı olarak kutular, düzenlemenin bir veya daha fazla yerine yerleştirilir. Bu safihanın bir veya iki yüzünü yapışbrma İçin gereklidir. Bazı fabrikalar iki kalender düzenlemesine sahiptir. Bunlar kuru ve yaş düzenleme olarak isimlendirilir. Fakat düzenlemeler arasında birkaç kurutucu vardır. Kalenderde yapıştırmada kullanılan ana yapışbrma kimyasalı nişastadır. Kalenderde yapışbrmada kalender silindirlerinin eğilmesi bir problem olabilir. Tutkal çözeltisinin sodyum silikat veya sodyum nitratla tamponlanması çukurlaşmayı azaltmaya yardımcı olabilir.
4. 2.3. BOYAR MADDELER
4.2.3.1. Genel Bilgiler
Güneş ışığı göze renksiz gelir; fakat, bir prizmadan geçirilirse dalga boylan 380-780 milimikron arasında değişen renklerine aynlır. Bu aynmda; menekşe 380, mavi 490, yeşil 530, san 558, turuncu 616, kırmızı 780 milimikron dalga boylannda görülür. 200-400 milimikron dalga boyu arası morötesi, 780-5000 milimikron dalga boyu arası ise kırmızı ötesi ışınlanna ait olup görülmez olup ısı veren dalga boylan olarak kabul edilir. Fluoresant bazı beyaz boyalar görünmeyen bazı uitraviole ışınlannı görünür hale getirirler.
Görünen ışık gözün cevap verdiği bir elektromekanik enerji olarak tarif edilebilir. Ancak; insan gözü görünen ışığın tüm dalga boylanna eşit ölçüde duyarlı değildir, duyarlılık kişiden kişiye önemli ölçüde değişebilir. Şekil 4.33'de ortalama duyarlılık eğrisi verilmiştir (Ups 1962, Schwalbe 1970). Duyarlılık 400 ve 700 milimikron dalga boylan dolaylannda en düşük olup 555 milimikron dalga boyunda maksimum olmaktadır; yani, spektrumun sanmsı yeşii bandında en yüksektir.
« M 450 S M 550 K » 650 100
Wgafoyuliifefeii)
Şekil 4.33. Duyarlılık eğrisi.
100
Morötesi ıştnlanndan sonra x-ışınian ve gama ışınlan bulunur. Kırmızı ötesi ışınlanndan sonra ise radyo, radar, televizyon ve FM dalgalan butununTasman 1969).
Eğer, bir boyar madde kırmızının dışında bütün radyasyonlan absorbe ediyorsa kırmızı gözükür. Yalnız yeşil radyasyonlan yansıtıyorsa yeşil gözükür. Bütün görünen radyasyonlan absorbe eden dsim siyah gözükür. Tüm radyasyonları yansıtan dsimler ise beyaz gözükür, yani beyaz cisimler güneşin bütün ışınlannı yansıbr. Ancak kusursuz bir yansıbcı yoktur. Örneğin MgO ve MgC0 3 güneş ışınlannın %98-99 unu yansıbr. Renk kavramı kişilere göre değişir, iki kişi aynı rengi değişik görür. Bu yüzden gözle taktir edilen renk sübjektiftir.
Renk Çemberi: Ana renkleri kanştirarak ara renkler ve değişik renk tonlan elde etmenin kurailannı daha iyi anlamak İçin Şekil 4.34'de görülen bir renk çemberi çizilir. Çemberin merkezi gri veya slyahbr. Çemberin kenarlan maksimum parlaklığı temsil eder. Örneğin, san kırmızı ile kanştinlırsa turuncu mavi, san İle kanştinlırsa yeşil renk oluşur(Ups 1962, Scfıvvalbe 1970).
Faz l aca ı Az ok a z
parlaklığın dış sının
TURUNCU Par lak kırmızıya par lak b i r s a n katılırsa d a h a d o n u k t onda t u r u n c u oluşur
KİRMİZİ
D o n u k l u k m e r k e z i MENEKŞE veya s i yah
Şekil 4.34. Renk çemberi.
Çember üzerindeki tamamlayıcı renkler birbirinin yansıttığı renkleri absorbe ettiklerinden daha donuk bir renk tonu verirler. Örneğin; san menekşeyi, kırmızı yeşili donuklaşbracaktır. Eğer, kırmızı bir cam filtre İle yeşil bir renge bakarsak yeşil gri gözükecektir.
Kağıdın insan gözüne hitap eden ve dikkat çeken özelliklerinden birisi de rengidir. Renk kağıdın çekiciliğini arbnr; dolayısıyla, içindeki maddenin veya kağıdın daha kolay sablmasını sağlar. Bir boyar madde diğer bir maddeye renk veren maddedir. Pigmentler İse çözünmeyen boyar maddeler olup, kendi renklerini kağıda aktanrlar. Uygulamada kağıdın boyanması %80 süspansiyona kablma şeklinde yapılır. Boyar maddeler %90 dövücülerde, size preste veya kalenderlerde, kuşe kağıt yapımı sırasında kullanıiır. Eğer, bir kağıt içinde değişik sınıf boyalar kullanılıyorsa kullanım sırası şöyle ol-malıdır(Vilars 1978).
Arzu edilen sonuçlara bağlı olarak kutular, düzenlemenin bir veya daha fazla yerine yerleştirilir. Bu safihanın bir veya iki yüzünü yapıştırma için gereklidir. Bazı fabrikalar iki kalender düzenlemesine sahiptir. Bunlar kuru ve yaş düzenleme olarak İsimlendirilir. Fakat düzenlemeler arasında birkaç kurutucu vardır. Kalenderde yapışbrmada kullanılan ana yapışbrma kimyasalı nişastadır. Kalenderde yapıştırmada kalender silindirlerinin eğilmesi bir problem olabilir. Tutkal çözeltisinin sodyum silikat veya sodyum nitratla temponlanması çukurlaşmayı azaltmaya yardıma olabilir.
4. 2.3. BOYAR MADDELER
4.2.3.1. Genel Bilgiler
Güneş ışığı göze renksiz gelir, fakat, bir prizmadan geçirilirse dalga boylan 380-780 milimikron arasında değişen renklerine aynlır. Bu aynmda; menekşe 380, mavi 490, yeşil 530, san 558, turuncu 616, kırmızı 780 milimikron dalga boylannda görülür. 200-400 milimikron dalga boyu arası morötesi, 780-5000 milimikron dalga boyu arası ise kırmızı ötesi ışınlanna ait olup görülmez olup ısı veren dalga boylan olarak kabul edilir. Fluoresant bazı beyaz boyalar görünmeyen bazı ultraviole ışınlannı görünür hale getirirler.
Görünen ışık gözün cevap verdiği bir elektromekanik enerji olarak tarif edilebilir. Ancak; insan gözü görünen ışığın tüm dalga boylanna eşit ölçüde duyarlı değildir, duyarlılık kişiden kişiye önemli ölçüde değişebilir. Şekil 4.33'de ortalama duyarlılık eğrisi verilmiştir (Lips 1962, Schvvalbe 1970). Duyarlılık 400 ve 700 milimikron dalga boylan dolaylannda en düşük olup 555 milimikron dalga boyunda maksimum olmaktadır; yani, spektrumun sanmsı yeşil bandında en yüksektir.
« X ISO SOO 550 600 650 7 M
Hgatoyu(ıtfotan)
Şekil 4.33. Duyarlılık eğrisi.
1 0 0
Morötesi ışınianndan sonra x-ışınlan ve gama ışınlan bulunur. Kırmızı ötesi ışınianndan sonra ise radyo, radar, televizyon ve FM dalgalan bu!unur(Tasman 1969).
Eğer, bir boyar madde kırmızının dışında bütün radyasyonlan absorbe ediyorsa kırmızı gözükür. Yalnız yeşil radyasyonlan yansıtıyorsa yeşil gözükür. Bütün görünen radyasyonlan absorbe eden as im siyah gözükür. Tüm radyasyonlan yansıtan dslmler ise beyaz gözükür, yani beyaz dsimler güneşin bütün ışınlannı yansıtir. Ancak kusursuz bir yansıtia yoktur. Örneğin MgO ve MgC0 3 güneş ışınlannın %98-99 unu yansıbr. Renk kavramı kişilere göre değişir, iki kişi aynı rengi değişik görür. Bu yüzden gözle taktir edilen renk sübjektiftir.
Renk Çemberi: Ana renkleri kanşbrarak ara renkler ve değişik renk tonlan elde etmenin kurallannı daha iyi anlamak İçin Şekil 4.34'de görülen bir renk çemberi çizilir. Çemberin merkezi gri veya siyahbr. Çemberin kenarian maksimum parlaklığı temsil eder. Örneğin, san kırmızı ile kanştınlırsa turuncu mavi, san ile kanşbnlırsa yeşil renk oluşur(Lips 1962, Schvvalbe 1970).
Faz l a ca . Az F a z l a A \ Çok-az
\\ \ \ ^-parlaklığın ç o k f a z l a \ \ \ \ SARİ / dış sının
T U R U N C U ' Par lak kırmızıya
YEŞİL / / \ ı ' \ par lak b i r s a n * katılırsa d a h a
d o n u k t o n d a tu runcu oluşur
M A V l \ X T 7 K I R M ' Z '
MENEKŞE
Şekil 4.34. Renk çemberi.
D o n u k l u k m e r k e z i veya s i yah
Çember üzerindeki tamamlayıa renkler birbirinin yansıttığı renkleri absorbe ettiklerinden daha donuk bir renk tonu verirler. Örneğin; san menekşeyi, kırmızı yeşili donuklaştiracakbr. Eğer, kırmızı bir cam filtre ile yeşil bir renge bakarsak yeşil gri gözükecektir.
Kağıdın insan gözüne hitap eden ve dikkat çeken özelliklerinden birisi de rengidir. Renk kağıdın çekiciliğini artınr; dolayısıyla, Idndeki maddenin veya kağıdın daha kolay -sablmasınt sağlar. Bir boyar madde diğer bir maddeye renk veren maddedir. Pigmentler ise çözünmeyen boyar maddeler olup, kendi renkienni kağıda aktanrlar. Uygulamada kağıdın boyanması %80 süspansiyona kablma şeklinde yapılır. Boyar maddeler %90 dövücülerde, sîze preste veya kalenderlerde, kuşe kağıt yapımı sırasında kullanılır. Eğer, bir kağıt içinde değişik sınıf boyalar kullanılıyorsa kullanım sırası şöyle ol-ma!ıdır(Vilars 1978). "
1 0 1
Önce asit boya, sonra bazik boya, sonra da kolofan,şap. Önce direkt boya, sonra bazik, sonra da kolofan ve şap. Önce asit boya, sonra tutundurucu madde, sonra direkt boya.
Boyar maddelerden istenen özellikler ışığa karşı solmazlık, suya karşı solmazlık, asit ve alkalilere karşı solmazlıkbr. Duvar kağıdı, örtü ve kaphk kağıtlarda ışığa karşı solmazlık önemli bir özelliktir. Ancak, kullanılan kağıt hamuru da ışığa karşı dayanıklı olmalıdır. Genel olarak; doğal pigmentlerin soimazlığı, suya, ışığa , asit ve alkalilere karşı dayanıklılığı iyidir. Bazı kağıtlar asit ve alkali ile temasa gelince derhal renk değiştirirler. Örneğin, benzopurpurin ve kongo kırmızısı asit damlablınca koyu-mavi siyaha dönüşür. Boyalar özellikle klora karşı çok duyarlıdır.
Boyar maddelerin selüloz tarafından emilmesi onun kimyasal özelliğine bağlıdır. Selüloz ve hemiselütozlar bünyelerindeki hidroksil ve karboksll gruplan ve ağartma sırasında oluşan karboksii ve karbonil gruplanndan dolayı eksi yük taşırlar. Selüloz lifleri 10-30 meq /100 g. lif dolayında asit gruplan lçermektedlr(Xuan et al . 1978). Eğer, boyar madde artı yüklü İse doğrudan selüloz üzerine tespit olabilir. Eksi yüklü ise şap ve pollelektrolitier gibi yardıma tutundurucu maddelerin kullanılması gerekir.
4.2.3.2. Boyalar ve Pigmentler
Boyar maddeler özelliklerine göre aşağıdaki gruplara aynlırlar. 1. Suda çözünen boyar maddeler 2. Optik beyazlabcılar 3. Suda çözünmeyen pigmentler
4.2.3.2.1. Suda Çözünen Boyar Maddeler / ' Suda çözünen boyar maddeler üç ana gruba aynlırlar
a. Asit Boyalar, b. Bazik Boyalar, c. Direkt Boyalar.
a. Asit Boyalar
Eğer, bir boya bünyesinde frnnlik Jjjdmksll (OH) ve süjforı (S0 3H) gruplan içeriyorsa suda çözünür. Bu gruplar asit karakterde olduklanndan bu tip boyalara asit boyalar denir: Asit boyalar renkli asitlerin sodyum, potasyum veya amonyum tuzlandırlar. Genellikle, düşük molekül ağırlıklı monoazo bileşikleri veya antrakinon türevleridirler. Zayıf asit karakterde olup yün gibi bazik maddelerle kolayca uyuşurlar. Selüloz eksi yüklü olduğundan selülozla pek uyuşmazlar, onun için şap gibi tutundurucu maddelerle birlikte kullanılırlar. En uygun koşullarda "bile zayıf tutunurlar ve artık sulan
102
renklIdlr(Ups 1962, Schwalbe 1970, Casey 1961). Asit boyalar suda diğer boyalardan daha çok çözünürler ve monomoleküler çözeltiler oluştururlar. %8 konsantrasyona kadar olan çözeltiler daha çok daldırma ile boyamada kullanılır. Asit boyalann parlaklığı bazik boyalardan düşüktür. Bazıîan ışığa karşı çok dayanıklıdır. Bazı örnekler şunlardır: KInolin şansı, Oranj II, Oranj R0, Krosein FL, Krosein skariet, Antrakinon ve Nigrosin.
b. Bazik Boyalar
Eğer, bir boya bünyesinde aminojen (NH2) grubu içeriyorsa ve yeterli oranda NH 2 grubu varsa suda çözünür. Amin grubu alkali özellik gösterdiğinden bu boyalara bazik boyalar denir. Ticari bazik boya bir asitle (HCl ) aminojen grubunun reaksiyonu sonucu bir tuz oluşmasıyla elde edilir ve suda kolaylıkla çözünür.
Bazik boyalar; klorit, hldraklorit, sülfat ve oksalat tuzlan şeklinde renkli bazlardır. Arfl_yüklü nlduklanndan Hanin, tanen ve selûlozik maddeler gibi eksi karakterdeki maddelere kolayca tutunurlar. Ancak, saf selülozla pek uyuşmaz, ağartılmamış hamurlara ve mekanik hamura uygundur. Ağartılmamış hamurlan tercihen boyadığından, eğer 80/20 oranında ağartılmamış ve ağartılmış hamur kullanılırsa granitleşmeye neden olur (granit taşını andırdığı için bu terim kullanılmaktadır). Bu durumda tannik asit gibi mordanlar kullanılmalıdır. Suda çözünmesi orta derecede olduğundan çözünürlüğü artırmak için asetik asit kullanılır; çünkü, çözünme asit pH tarafında artar. Kaolini son derece iyi boyadığından kuşe kağıt yapımında kullanılabilir ( Ups 1962, Schwalbe 1970).
Bazik boyalann renk verme yeteneği yüksek olup kullanımı ekonomiktir. Bu nedenle; san, mavi, yeşil, kahverengi ve mor renkleri ucuz kağıfjann boyanmasında geniş ölçüde kullanılır. Parlaklıktan çok yüksek; fakat, ışığa dayanma zayıftır. Halen 15-20 çeşit bazik boya uygulamada kullanılmaktadır. Siyah renk hariç çeşitli renk ve tonlan bulunmaktadır. Bazı örnekler şunlardır: auramîn, bazik kahverengi, chrisoidin, safranîn, rhodamin, metil mor, Kristal mor, viktorya mavisi, metilen mavisi, viktorya yeşili.
c. Direkt Boyalar
Direkt boyalann yapımı şu şekilde olur: N H 2 radikali içeren boya nitröz asidi ile muamele edilirse dtazo (-N-N-) grubu oluşur, bu yoldan elde edilen ürün aromatik amin ve fenollerle birleşerek büyük moleküller oluştururlar. Son ürün azo boyar maddeler olarak adlandınlır; ancak, bunlar suda çözünmezler. Eğer, bünyelerine (S0 3R) sülfon grubu sokulursa suda çözünürler ve bu şekilde elde edilen boyalara direkt boyalar denir(Casey 1961). Asit boyalara benzerler ve çözünmeleri asit grubundan ileri gelir; ancak, asit boyalardan daha az çözünürler ve kolloidal çözeltiler oluştururlar. Hatta bazdan jel halindedir.
103
Direkt boyalar boya asitlerinin sodyum tuzlarıdırlar. Kimyasal yönden asit boyalara benzemekle birlikte molekül ağırlıktan yüksektir ve selülozla kolaylıkla uyuştuklanndan direkt boya adı verilmiştir. Şap kullanılmadan tutunabilirler; ancak, şap kullanımı tutunmayı arbnr. Berrak bir çözelti elde etmek için önce kaynar su kullanılır, sonra soğuk su ile seyreltilir. Selülozla uyuşmalan daha ziyade az çözünmelerinden ileri gelmektedir. Selülozu iyi boyamakla birlikte; eğer, uygun şekilde kullanılmazsa granitleşmeye neden olur. Dövücüye toz olarak kafalabilirse de soğuk ve seyrelfjk çözeltisi tercih edilir. Bazı direkt boyalar çözünmeyen kalsiyum ve magnezyum tuzlanndan dolayı sert sulara karşı hassastırlar.
Direkt boyalann boyama gücü bazik boyalardan azdır. Işığa dayanma asit ve bazik boyalardan daha iyidir. Bazı direkt boyalar alkali, asit ve klora karşı hassastır. Renkler genellikle sönüktür, ancak pH 5,5'ta parlaklık artar. Direkt boyalar geniş ölçüde kurutma kağıdı, emici kağıtlar, temizlik kağıttan ve İnce kağıtlann boyanmasında kullanılmaktadır. Aynca, Aquapel ile birlikte pH 6.5-8.0 arasında kullanılmaktadır. Önemli bazı direkt boyalar şunlardır: san sx tipleri, parlak kağıt şansı, chrysophenine, orange WS, scarlet 4BS, kırmızı 8BLx, purpurine, gök mavisi, direkt yeşil, direkt siyah, direkt kahverengi, kağıt beyazı.
Tablo 4.8'de değişik hamur tipleri için kullanılan boyalar ve bazı özellikleri toplu halde veriimiştir(Vitars 1978). Tablo 4.9'da ise çeşitli kağıtlann dayanımtan ve talep ediien özellikleri karşılamak için kullanılması gereken boyalann türü verilmiştir.
"ablo 4.8. Suda çözünen boyar maddelerin özellikleri.
Boya Tipi I İyi Boyar Kötü Boyar Avantajı Sakıncası
Bazik Lignlni iyi boyar, mekanik ve ağartılmamış hamur için uygun
Ağartılmış hamurlar
Canlı renk verim yüksek, suya, buhara dayanıklı
Işığa dayanıksız
Asit Yapışbnlmış kağıüar için-uygun. Çünkü şap boyayı tespit eder
Yapışbnlm ayan kağıüar
Düzgün boyama, her üp - hamura uygun, fakat zayıf.
Abk sulan renklidir. Kağıdın her iki yüzü farklı boyalı
Direkt Ağartılmamış kimyasal hamurlar. Özellikle ağartılmış hamurlar
Mekanik hamuru kötü boyar
Abk suyu berrak, suya dayanıklı, bazıları ışığa dayanıklı.
Kanşık hamurlarda farklı boyama
Opük boyalar,
FluoresanrJar
Ağartılmamış hamurlar
Yansıma çok İyi, özellikle morötesi
Gözü yorar
104
fablo 4.9. ÇeşlÜİ kağıtlann dayanımlan ve talep edilen özelliklerielde PÎTTİPk' İrin iri ı l h n ı t r r m r ı n ^ M l , n H I i . r>*.
Dayanım Kağıt dnsi raıarw»ıurray ıaabj. Uygun boya
Işığa Dayanım Bütün İnce kağıüar, özellikle dokümanlar, fotoğraf, laminat veligninden serbest yazı ve baskı kağıttan
Organik ve İnorganik pigmentier, direkt boyalar :
Suya karşı direnç Yiyecek ambalaj kağıdı, regneli (zamklı) kağıüar ve sargı
Organik ve İnorganik pigmentler, sabit boyalar' •
^ n m a y a karşı . direnç
Yiyecek ambalaj kağıdı, sargı kağıttan
Sabit boyalar
Aside karşı direnç Parşömen, yazı, baskı ve regneli (zamklı) kağıüar, vulkan'ıze levha lifleri
Organik ve inorganik pigmentier, bütün gruplardan seçilebilir
Su Buhan Direnci Iç (core) ve makara (spool) Pigmentier, bazik boyalar Çözücü Dirend Etiket kağıüan (özellikle parfüm,
ilaç, alkol etikeüeri) Bazı asit ve sabit boyalar ve aynı zamanda
ist Dayanımı Kablo, iç (core), laminat ve bakalit kağıttan
Organik ve inorganik pigmentier, belli çözünür ;
boyalar.
4.2.3.2.2. Opük Beyazlatıcılar
H8„ncHi ° P Ö k J * ^ a t o i a r UV radyasyon ısınlarını görünür mavi ışığa 7 m,fn, n ̂ r,g^S!^ntann en yaygın planlan a a S L d ^ & t ^
jdıamıno sülben-2f 2'-djsüjfonik asion aniyonik triazinyl türevHrT —
Endüstriyel olarak kullanılan optik beyazlabcılardaki en büyük fark yukarıdaki şekilde R- ve R' gruplann seçiminde yatmaktadır. Ağartma sonucu yüksek beyazlığa sahip hamurların kullanılması optik beyaziabalann etkinliğini daha da arttırmaktadır. Optik beyaziabalann, mekanik ve ağartılmamış hamurlara ilavesi olumlu bir sonuç vermemektedir. Çünkü bu hamurlarda bulunan lignin, yüksek bir UV absorpsiyonuna sahiptir. Bu da optik beyazlatialann etkisini yok etmektedir. TiO* ile bir karşılaştırma yapıldığında bu sorun daha azdır. Bu etki aynı zamanda şap İlaveli reçine errlBirflm'ış kağıtlarda düşüktür. Bu şap ilavesi
105
süifonik asit gruplarının aktif olmayan ds-formuna dönüşmesine bağlıdır. Bu nedenle optik beyazlabcılar, süifonik asit gruplannı koordine eden katyonik ilaveler ile uyumlu değildir ve opük beyazlabaiann ışık dayanımı zayıfbrCMurray 1996).
Bu maddeler kağıda kabldığında morötesi ışınlannı absorbe ederler ve görünen ışık halinde tekrar yayarlar; böylece, kağıt göze daha beyaz görünür. Opük beyazlabcılar sarımsı beyaz veya sanmsı kahverengi toz şeklinde satılırlar. Çözünürlük ve selülozla uyuşma yönünden çok farklıdırlar. Işığa karşı solmazlık orta derecededir.
Flüoresan boyalar çeşlül şekillerde kablabilîrse de en uygun yöntem dövücüde katmaktir. Boya, önce sıcak suda çözülür, sonra soğuk su ile seyreltilir ve suya şaptan önce %0.1-0.3 oranında katılır. Flüoresan boyaların çoğu bir tutundurucu olmadan liflerle uyuştuğundan yavaş yavaş katılmaları İyidir (Casey 1961). İyi bir boyama için alüminyum lyonlannın matiaştırma etkisini gidermek İçin şap yerine asit kullanılır. Polifosfatiar tutundurucu olarak kullanılarak kalsiyum, magnezyum ve diğer metal iyonları uzaklaştırılır. Aynca, kullanılan şapta demir bulunmamalı ve mümkün olduğu kadar en beyaz dolgu ve yapıştırma maddesi kullanılmalıdır.
Optik beyazlabcılar bazen kuşeleme sırasında da kullanılır. Aynı zamanda, optik beyazlabcı çözeltisi kaienderleme sırasında da kullanılabilir. Bu durumda, aljinat, nişasta gibi maddeler boyayı kağıt yüzeyine tespit için kullanılabilir.
4.2.3.2.3. Suda Çözünmeyen Pigmentler
Kağıt endüstrisinde suda çözünmeyen, fakat suda dağıblabilen bazı boyalar da kullanılmaktadır. Bunlar: Plgmentier, doğal yer pigmentieri, yapay ptgmentier, kükürt boyalar ve karbon siyahıdır.
A, Pigmentler
Suda çözünmeyen ince boyuüu katı maddeleridir. Doğal olarak mineral yataklanndan elde edilirler. Kağıtçılıkta kullanılan ilk boyalar bunlardır. Halen dövücüde, matbaa mürekkeplerinde ve kuşeleme sırasında kullanılmaktadırlar.
B. Doğal Yer Pigmentleri
Doğal rezervler halinde bulunurlar. İşlenmeleri; öğütme, eleme ve ayırma ile mekanik yoldan yapılır. Bunlar; fertik oksit, kırmızı hematit, hidratianmış ferrik oksit, yanmış fenik oksit ve kahverengi manganez silikatlardır. Kağıdın sağlamlığını azalttıklanndan içlerindeki aşmdtncı tanecikler yönünden teste tabi tutulmalıdırlar. Renk tonlannın farklılığı
106
hidratasyon derecesine ve yabana maddelerin varlığına bağlıdır. Işığa karşı, oksitieyid maddelere, asit ve alkalilere karşı dayanıklıdırlar.
C. Yapay Pigmentler
Yapay pigmentler, toz veya macun halinde satılıp, organik ve anorganik olmak üzere iki gruba aynlırlar.
Yapay Anorganik Boyar Maddeler:Kağıt endüstrisinde kullanılan yapay anorganik pigmentler başlıca anorganik bileşiklerin metal tuzlandır. Renkleri; san, turuncu, kırmızı ve mavi oiup matbaa mürekkepleri yapımında, hollanderlerde ve kuşe kağıt yapımında kullanılır.
En önemlileri; krom şansı, kurşun kromat, kadmiyum şansı, prusya mavisi Fe,(Fe(CN)6)3, ultramarindir. Prusya mavisi yeşilimsi mavi renkli bir pigment olup demir m tuzunun potasyum ferro siyanürle çöktürülmeslyle elde edilir. Işığa, aside ve klora karşı dayanıklı, fakat alkaliye duyarlıdır. Ulltramarin parlak mavi renkli bir pigment olup kaolin, kükürt, sodyum sülfat, sodyum karbonat, silis ve kalsinasyonu ile elde edilmektedir. Işığa, alkaliye ve klora karşı dayanıklı aside karşı duyariıdır(Casey 1961).
Yapay organik pigmentler 4 gruba aynlırlar.
• Saf pigment boyalar: Ultramarin mavisi, Prusya mavisi, « Derişik Fosfotungstenik lak boyalar: Çözünür bazik boyalann
tungsten ve molibden kompleks tuzlan ile çöktürülmesi sonucu elde edilir. Pigment olarak çok parlaktırlar, boyama güçleri zayıftır. Işığa ve asite karşı dayanıklı, alkali ve klora karşı duyarlıdır.
• Vat boyalar: Suda çözünmeyen kompleks organik bileşikler olup sodyum hldrosülfitle indirgenerek çözünür hale gelebilirler. Tekstil endüstrisinde kullanılır.
• Çözünmeyen laklar: Çözünür monoazoik boyar maddelerin kalsiyum ve baryum tuzlandır. Boyar maddenin baryum klorür, kurşun asetat, tannik asit ve fosfat asidi gibi bileşiklerle çöktürülmeslyle elde edilir. Matbaa mürekkeplerinde ve duvar kağıüannın kuşelenmesinde kullanıiır(Casey 1961).
D. Kükürt Boyalar
Özellikle tekstil endüstrisinde, bazen de kağıtçılıkta kullanılır. Kullanılmadan önce sodyum sülfür İle suda çözünür hale getirilir. Kağıdın kahverengi, siyah ve zeytin rengine boyanması amacıyla kullanılır.
E. Karbon Siyahı
Saf karbon olup yapay pigment olarak kabul edilir. Gaz haldeki
10?
sülfonik asit gruplarının aktif olmayan cis-formuna dönüşmesine bağlıdır. Bu nedenle optik beyazlabaiar, sülfonik asit gruplarını koordine eden katyonik ilaveler ile uyumlu değildir ve optik beyazlatialann ışık dayanımı zayıftır(Murray 1996).
Bu maddeler kağıda katıldığında morötesi ışınlannı absorbe ederler ve görünen ışık halinde tekrar yayarlar; böylece, kağıt göze daha beyaz görünür. Optik beyazlabaiar sarımsı beyaz veya sarımsı kahverengi toz şeklinde sablırlar. Çözünürlük ve selülozla uyuşma yönünden çok farklıdırlar. Işığa karşı solmazlık orta derecededir.
Flüoresan boyalar çeşitli şekillerde kablabilirse de en uyguruvöntem dövücüde katmaktır. Boya, önce sıcak suda çözülür, sonra soğulOsgile seyreltilir ve suya şaptan önce %0.1-0.3 oranında kablır. Flüoresan boyalanıp çoğu bir tutundurucu olmadan liflerle uyuştuğundan yavaş yavaş katılmaları İyidir (Casey 1961). İyi bir boyama için alüminyum iyonlarının matlaştırma etkisini gidermek İçin şap yerine asit kullanılır. Polifosfatlar tutundurucu olarak kullanılarak kalsiyum, magnezyum ve diğer metal iyonları uzaklaştırılır. Aynca, kullanılan şapta demir bulunmamalı ve mümkün olduğu kadar en beyaz dolgu ve yapıştırma maddesi kullanılmalıdır.
Optik beyazlabaiar bazen kuşeleme sırasında da kullanılır. Aynı zamanda, optik beyazlabcı çözeltisi kalenderleme sırasında da kullanılabilir. Bu durumda, aljinat, nişasta gibi maddeler boyayı kağıt yüzeyine tespit için kullanılabilir.
4.2.3.2.3. Suda Çözünmeyen Pigmentler
Kağıt endüstrisinde suda çözünmeyen, fakat suda dağıblabijen bazı boyalar da kullanılmaktadır. Bunlar: Pigmentler, doğal yer pigmentten, yapay pigmentler, kükürt boyalar ve karbon siyahıdır. / /
A. Pigmentler /
Suda çözünmeyen ince boyutlu kah maddeleridir/Doğal olarak mineral yataklanndan elde edilirler. Kağıtçılıkta kullanılan ilk boyalar bunlardır. Halen dövücüde, matbaa mürekkeplerinde ve / kuşeleme sırasında kullanılmaktadırlar. /
B. Doğal Yer Pigmentleri /
Doğal rezervler halinde bulunurlar. İşlenmeleri; öğütme, eleme ve ayırma İle mekanik yoldan yapılır. Bunlar; ferrik oksit, kırmızı hematit, hidratianmış ferrik oksit, yanmış ferrik oksit ve kahverengi manganez silikatlardır. Kağıdın sağlamlığını azaltbklanndan içlerindeki aşındıncı tanecikler yönünden teste tabi tutulmalıdırlar. Renk toniannın farklılığı
106
hidratasyon derecesine ve yabancı maddelerin varlığına bağlıdır. Işığa karşi, oksitleyici maddelere, asit ve alkalilere karşı dayanıklıdırlar.
C. Yapay Pigmentier S
Yapay pigmentler, toz veya/macun halinde sablıp, organik ve anorganik olmak üzere iki gruba aynlırlar.
Yapay Anorganik Boyar MaddelerKağıt endüstrisinde kullanılan yapay anorganik pigmentier başlıca anorganik bileşiklerin metal tuzlandır. Renkleri; san, tomncu/feırmızı ve mavi olup matbaa mürekkepleri yapımında, holianderierde ve kuşe kağıt yapımında kullanılır.
En önepdlîleri; krom şansı, kurşun kromat, kadmiyum şansı, prusya mavisi Fe4tFe(CN)s)3, ultramarindir. Prusya mavisi yeşilimsi mavi renkli bir pigment/Olup demir UJ tuzunun potasyum ferro siyanürle çöktürülmesiyle elde edilir. Işığa, aside ve klora karşı dayanıklı, fakat alkaliye duyarlıdır. Uütramarin parlak mavi renkli bir pigment olup kaolin, kükürt, sodyum sülfat,
podyum karbonat, silis ve kalslnasyonu ile elde edilmektedir. Işığa, alkaliye vevkbra karşı dayanıklı aside karşı duyarlıdır(Casey 1961).
Yapay organik pigmentler 4 gruba aynlırlar.
• Saf pigment boyalar: Ultramarin mavisi, Prusya mavisi, • Derişik Fosfotungstenik lak boyalar: Çözünür bazik boyalann
tungsten ve molibden kompleks tuzian ile çöktürülmesi sonucu elde edilir. Pigment olarak çok pariakbrlar, boyama güçleri zayıfbr. Işığa ve asite karşı dayanıklı, alkali veklpra karşı duyarlıdır.
• Vat boyalar: Suda çözünmeyen kompleks organik bileşikler olup sodyum hidrosülfitle indirgenerek çözünür hale gelebilirler. Tekstil endüstrisinde kullanılır. - \ \
• Çözünmeyen laklar: Çözünür mohoazolk boyar maddelerin kalsiyum ve baryum tuzlandır. Boyar maddenin baryum klorür, kurşun asetat, tannik asit ve fosfat asidi gibi bileşiklerle çököirülmesiyle elde edilir. Matbaa mürekkeplerinde ve duvar kağıtiannın kuşSlenmeslnde kullanılır(Casey 1961). \ \
D. Kükürt Boyalar %.
Özellikle tekstil endüstrisinde, bazen de kağıtçılıkta kullanılır. Kullanılmadan önce sodyum sülfür ile suda çözünür hale getirilir. Kağıdın kahverengi, siyah ve zeytin rengine boyanması amacıyla kullanılır.
E. Karbon Siyahı
Saf karbon olup yapay ^pigment olarak kabul edilir. Gaz haldeki
107
hidrokarbonlar belirli miktardaki hava ile yakılarak siyah karbon kısmı çelik bir kanalda toplanır. Geniş ölçüde matbaa mürekkeplerinde ve dövücülere kablarak kullanılır. Işığa, asitlere ve alkalilere karşı dayanıklıdır.
4.2.3.2.4. Boyamayı Etkileyen Faktörler
Asit boyalar selülozla uyuşmazlar, lifler üzerine tutunmaları İçin sap gibi tutüriduruculargerekir. Bu durumda, alüminyum İyonlan önceeksiyüklü lifler üzerine tutunur ve onlara arta yük kazandınr. Arta yük taşıyan lifler İse eksi yüklü asit boyayı çekerler. Ya da önce boya İle birleşen alumina artı yüklü boya-alümlna kompleksi oluşturarak eksi yüklü lifler üzerine tutunurlar.
Asit boyalar, suda iyi çözündüklerinden kuru olarak süspansiyona kabjabilir. Tutunmada pH önemli bir etken olup en iyi sonuç 4,5-5,5 pH dolayında alınmaktadır. Liflerin aksine asit boyalar arta yüklü proteinlerle iyi uyuştuklanndan tekstil endüstrisinde yünlü kumaşlann boyanmasında geniş ölçüde kullanılır.
Bazik boyalar, saf selülozla iyi uyuşmazlar(pamuk). Bu yüzden paçavra selülozunun boyanmasında başanyla kullanılamaz. Buna karşılık, ağartılmamış hamurlar ve mekanik hamurla iyi uyuşurlar. Özellikle, lignln mlktan arttıkça uyuşma da artar. Ağartılmış hamurlarla kullanıldıklannda tutundurucufmordan) kullanılmalıdır. Tutunma mlktan 4,5-6,5 pH arasında iyi olup nötrâl noktada zayıflar. Selüloz üzerindeki asidik karboksil grubu ile ligninin fenolik hidroksil gruplan tutunmada en önemli rolü oynarlar. Bu nedenle, tutunma lignin içeren liflerde % 85 dolayındadır.
n¡rf»[rt- hnyalar. selülozik liflerle uyuştuğu irin fıırunr|"""-ny* gprgfc yoktur. Süspansiyona kablan boya çok kısa sürede liflerce emilir ve kağıtta iki yüzde farklı boyanma görülmez. Kurutma kağıtlannın boyanmasında geniş ölçüde kullanılırlar. Sıcaklık 40-60°C olursa parlaklık ve derinlik artar. Boya sıcak çözülmüş İse sonradan granitleşmeyi önlemek için soğutularak kullanılmalıdır. pH 5,5'den az olursa renk sönûkleşir ve ışıkta solma artar. Benzopurpurin gibi boyalaniTparlaklığı sodyum karbonat ve sodyum aTûrnlnat kablmasıyla artar. pH b,yda en İyi parlaklık ejdg_edilir. Bazı direkt boyalar sertr^rjya-^5lTTİassas olup şap katılması tutunmayı artanr, fakat parlaklık azalır, solma artar. Tekstil endüstrisinde direkt boyalar geniş ölçüde kullanılmaktadır. Burada kullanma sıcaklığı kaynama noktasına yakın olup pamuk liflerinin misellerinin aralıklannın açılması ve boyanın nüfuzu için yüzey-akb'f maddeler kullanılır. Ancak, ıslak dayanıklılık maddeleriyle işlem gören (üre formaldehit, melamin formaldehit gibi) lifler direkt boyayı absorbe etmezler.
Boyar maddeler son derece hassas kimyasal maddelerdir. Onun için kanşıma eklenen herhangi bir madde sonucu etkileyebilir. Aynı rengi ve tonu elde etmek için işlem her seferinde kesinlikle aynı ve katma sırası da aynı olmalıdır.
108
Dşyjne. miktan artbkca boya koyulaşır; bunun nedeni, hem tutunmanınTartması hem de boyanın daha yoğun ortamda dağılması olabilir. Aynı şekilde kalenderieme rengi koyulastinr. Kanşık hamurlann boyanması özel üiı teknik gerektirir. Çünkü, bir İSmûrun uyuşması diğerinden farklı olmakta ve düzensiz bir boyama ortaya çkmaktadır(granit!eşme). Bazik boyalar bu b'p kanşımlarda benekli bir boyanmaya neden olmaktadır. Örneğin, beyaz sülfit hamuru ile mekanik hamur kanşımında mekanik hamur bazik boya ile iyi uyuşmakta dolayısıyla tercihen boyanmaktadır. Sonuçta, kağıt benekli bir görünüm kazanmaktadır. Onun için bu tip kanşımlann boyanmasında asit boyalar tercih edilmelidir. Aynca, mekanik hamur yalnız boyandığı zaman düzensiz fiziksel ve kimyasal özellikleri nedeniyle boyamada sorun yaratmaktadır. Kraft hamurlan doğal kırmızı renkleri nedeniyle boyama zorluklan yarabrlar. Boyama, ağaç cinslerine göre de değişmekte; örneğin, kavak hamuru ladinden daha zor boyanmaktadır.
Dolgu maddeleri lifler kadar hoya emerler. Çeşitli dolgu maddelerinin çeşitli boyalarla uyuşmalan farklıdır. Talk ve kaolin bazik ve direkt boyalarla iyi boyanırlar; fakat, iki yüzde farklı boyanma olur. T i0 2 optik boyalann etkisini yok eder. Dolgu maddeleri boyayı tercihen emdiğinden boyar maddeler dolgudan önce kablmaiıdır.
Boyaiann artık sulanna geçmesini ve kirlenmeyi önlemek için artık sulan kapalı devre olarak tekrar tekrar kullanılmalı, artık sular atılmadan önce süspansiyon maddeler tümüyle aynlmalıdır. Size Press'de_boyama kirlenmeyi önleyecektir.
Aynca, klorla yok edilebilen boyalar klorla muamele, indirgen maddelerle yok edilebilen boyalar indirgen maddelerle muamele edilmelidir (hidrosüifitle). Zorunlu hallerde aktif karbon gibi absorbe edici maddelerle boyalar aynlabilir; fakat, bu işlem pahalıdır.
4.2.3.2.5. Boyama Metotları
4.2.3.2.5.1. Fasılalı Stok Boyama
Bu boyama metodu kağıt endüstrisindeki klasik boyama metodudur. Bu metodun avantalı, uygulanmasının kolav olması, özel bir ekipman gerektirmemesi ve ceşitfl kağıriann bütün renk~tohianrida bovanabllmesi kolaylığıdır. Boyar maddenin ilavesi ve boyalı kağıdın üretimine kadar geçen süre uzun sürmektedir. Çünkü, ayar işlemleri ve boya değiştirilmesi uzun sürmekte ve bu da fazla miktarda işleme ara verilmesine neden olmaktadr.
4.2.3.2.5.2. Fasılasız Stok Boyama
Bu boyama metodu, modem kağıt makinesinde yaygın olarak kağıt renginin dengelenmesi için kullanılır. Fjşjajıboyama İle karşılasrjnldiğında ayarlama süresi kısa olua: bava değişimi hızlıdır. Böylece ara verme miktan azalmaktadır. Devamlı boyama, otomatik kontrollü boya dozajının ve devamlı optik boya kontrolü için önceden gerekli bir şeydir. Direkt boyalar özellikle sürekli boyama için
109
uygundur. Aynca iignin içeren hamurlara ve bazik boyalara da uygundur. Asit boyalar sadece başlangıçta (ilk kademede) ilave edildiğinde kullanılabilmektedir. Pigmentier sadece pastel tonlann üretiminde kullanılmaktadır. Kullanım miktan gazete kağıdı için 20-30 g/ton, beyaz kağıt için yaklaşık 10 g/ton'dur. İnce kağıt ig'n ise 30 g/ton kadardır.
4.23.2.5.3. Emprenye
Emprenye yönteminde kağıt, bir boya banyosunda hareket ettirilir ve daha sonra fazla boya çözeltisi; kağıdın iki silindir arasında pres ettirilmesi ile alınmaktadır, iyi çözünürlüğe sahip boyalar emprenye için uygun olmaktadır. Çünkü bunlar daha koyu bir renk tonu verebilrmktedirfer.
4.2.3.2.5.4. Yüzey Boyama
Yüzey boyama size prestfi"Veya kuşeleme sırasında yapiiabflmektedir. Size presteki boyama sırasında, boyar madde genellikle yüzey yapışbrma ile birlikte ilave edOmaktedlr. B u j y y a m a yönteminde karşılaşılan temel sorun boyanın granitleşme (dıizensizlİkTgösterme^^ çnk a7 hir_kaqıt kaybı ile hrzlı bir şekilde c^istinTebiimektedir.
4.2.3.2.6. Boyama Hataları
4.2.3.2.6.1. Granitleşme
Gjarjujgjmgjanl boyanın düzensiz absorplanması, boyanın kağıdın belirli. kjsımlannda dahafe3Ttımjnması sonucu oirgûrTT^gaaaki granit taşına henzadlğT için bu isim verilmiştir. Granit taşının yapısında siyah renkli mika, cam görünümündeki s i s ve donuk beyaz feldspat bulunur. Kağıtçılıkta bu duruma daha ziyade ağartılmış kimyasal hamur ile mekanik hamur karışım halinde hamurların farklı boyanması sonucu rastlanır. Boyar maddelerin kabtması sırasında karışım yeterli miktarda etkili değilse kolaylıkla granitleşme meydana gelmektedir. Özellikle bazik ve belirli miktardaki direkt boyalar granitleşmeye neden olmaktadır. Karışım tankiannda boyar maddelerin davranışı çeşitli lifler için farklı olabflmektedir. Baalannda granitleşme De sonudanabilmektedir. Granitleşmeyi azaltmak için boyar madde çözeltisi sulandı rıiabilir, boyar madde-daha yavaş ilave edilebilir ve yüksek türbülansın olduğu yerlerde, düşük çekime sahip olan kağıt bileşenleri kısmen boyanabilir veya boyar maddeler düşük çekime sahip boyar maddelerle değiştirilebilir.
4.2.3.2.6.2. İkiyüzlülük
Renk tonunda veya boyama gücü bakımından kağıdın iki yüzünde farkın bulunduğu kalıtlara ikiyüzlü denilmektediıv Bu farklılık uzun liflerin, ince lif materyallerinin ve dolgulann farklı rengA-îahlp olmasından ve boyalara karşı farkTcekiHBE f|ö^nneg5inIsonııgif|ijr. Çjjnkû kağıt homojen değildir ve kağıdın üst yüzeyinde ince materyal kpnsantrasyonunda f̂azjaJik.yardır. Bu nedenle kağıdın
110
bu kısmı daha fazla boyanmaktadır. İkiyüzlülük azaltılabilir. Bunun için kağıt makinesinde değişiklikler yapılabilir. Genellikle beMi lif, dolgu ve boyalar kuşanılmaktadır.
_Bir diğer ikiyüzlülük İse kağıdın preslenmesi sırasında, kağıt makinesinin _ kurutma kısmında meydana gelmektedir. Çözünürlüğü yüksek ve zayıf bir seklide tutunmuş boyalar (başlıca'asl bgyajar),T5üTiârtanmış su ile göç etmekte ve^. kağidın bir yüzûndelpplir^^ durum Bk kurutjjcu~sfltndirterin eşit olarak" SuTmâması veya çok ısıblması sonucu meydana gelmektedir. Her İki ikiyüzlülük, silindir sıcaklığının İyi kontrolü ile azaltabilmektedir ancak; yüksek çekimi olan boyalann kullanılması İle boyanın tutunmasının artırılması bu durumda en iyi yo!dur(Murray 1996). ' * ' - J ^
4. 2.4. KUŞE KAĞIT YAPIMINDA KULLANILAN MADDELER VE KUŞE KAĞIT YAPIM TEKNİĞİ
4.2.4.1. Giriş
^^""Kağıdın baskı özelliğini iyileştirmede genellikle iki yöntem uygulanır. Bunlardan birincisi kağıdın yapımı sırasında lif süspansiyonuna % l B - 2 5 oranında dolgu maddesi kanşttrdıktan sonra kağıdı süper kalenderden geçirmektir. Böylece, çaplan kûcök olan dcılgu maririfiieri kağıdın yii7pyini düzenler ve basjşıJkeJlİ^^
^^Muü yoi ise, kağıdın yüzeyine sonradan düzenli bir hat vermektir. Bu işlem aynen duvar stvacılannın yaptığı gihi kagir, yıVpylnripki rlıi/ensizllkleri sıvama yoiuvla düzeltmektir. Kağıdın yıfrpylnln mineral madde ve yapışfanalardan ibaret bir sıva ile kaplanması isleminp kanırtın sıvanman vpva kuşeToğlt yapımı deniri
Sıvanmış bir kağıdın ne olduğunu anlamak için kuşe kağıdı en basit bir kağıt olan gazete kağıdı ile karşıtaşbrmak gerekir. Bir gazete kağıdı, %80 mekanik hamur ve %20 kadar da süifit veya yan ağartılmış sülfat hamurundan oluşur ve yapışbnlmamışbr. Bu kanşımdaki kağıt makineden çıkbktan sonra kalenderienir ve basit bir bobin halinde baskıya gönderilir, hiçbir ek işlem görmemiştir. Baskı az çok ince olan mekanik hamur liflerinin üzerine yapıldığından baskı özelliği orta derecededir.
Sıvanmış bir kağıt iki kısımdan oluşur:
a. Taşıyıcı Safiha, gazete kağıdı, yazı kağıdı v.s. olabilir. b. Mineral tabaka, taşıyıcı safiha üzerine sürülmüş ve kağıdın
görünüm, baskı özelliklerini düzeltiri özelliktedir. Resim 4.1'de iki yüzü de kuşelenmiş bir kağıdın kesitinde kuşe tabakaları ve lif tabakası görülmektedir {Jaussaud et Vallette 1974 ).
111
A. Taşıyıcı Safiha
Taşıyıcı kağıt, kuşelenmîş kağıdın hacim ve ağırlıkça en önemli kısmını oluşturduğundan kalitesi önemlidir. Taşıyıcı tabaka bazı özelliklere sahip olmalıdır. Bu özellikler üç grupta toplanabilir:
1. Sıvanmış bir kağıt baskıya verileceğinden yeterince sağlam olmalıdır. Çünkü, baskı ve cilt makinelerinde uygulanacak çekmeye karşı yeterince dayanmalıdır. Srva tabakası kendi içinde bağ oluşturmadığından taşıyıcının sağlamlığını azalbr. Kağıttan İstenen sağlamlık ise kullanış yerine göre belirlenir. Eğer, bobin hızı yüksek olan helîogravür baskı uygulanacaksa yüzeyde dikine kopma kuvveti zayıf olabilir; fakat, enine yırblma direnci en Önemli özelliktir. Bu durumda, kraft kağıdı kullanmak en akıllıca İştir. Eğer, forma şeklinde ofset baskı yapılacaksa düşey özellikler; yani, yüzeysel soyulma, kopma uzunluğu ve patlama direnci İyi olan bir kağıt kullanılmalıdır.
Resim 4.1. İki yüzü de sıvanmış bir kağıdın enine kesiti.
100 g/m 2 İlk sıvanmış bir kağıtta 60 g/m* lik bir taşıyıcı varsa sıva tabakası 40 g/m 2 demektir. Eğer, taşıyıcı kağıtta %6 oranında dolgu maddesi varsa, kuşe kağıt 46 g/m 2 dolgu maddesine sahip demektir ki bu, kağıdın ağırlığının hemen hemen yansıdır. Bu' durumda, sağlamlık ağırlıkla oranblı olduğuna göre bu kağıt 100 g/m 2 lik bir kağıt için yeterince sağlam gözükmeyecektir. Sağlamlığı artırmak için kaliteli kağıt hamuru kullanmak, daha az dolgu katmak ve fazla dövme yapmak gereklidir; ancak, bunlar maliyet artına etkenlerdir.
2. Kağıdın Yüzey Özellikleri
Geçirgenlik, gözeneklerin çapı ve sayısı, yüzey düzgünlüğü en önemli özelliklerdir. Ancak, nasıl kl pürüzlü bir duvar daha iyi srva tutar ve kaygan bir duvar tutmaz ise aynı durum kağıt için de geçerlidir. Taşıyıcı tabaka sıvayı en iyi şekilde tutacak özelliklere sahip olmalıdjr. Kağıdın
ıslanabilirlial de önemli bir özelliktir.
3. Bir Taşıyıcı İyi Yapılmış Olmalıdır
Yüzeyi temiz olmalı, kir ve lekeler bulunmamalıdır. Bu kirler her ne kadar sıva île kapabltrsa da fişiyicıya iyi bağlanmadığından sonradan baskı sırasında kavlayarak beyaz noktalann oluşmasına neden olurlar.
Elek izi, keçe izi, mekanik hamur parçaaklan, lif demetleri, köpük çukuriannın bulunması kuşe kağıdın baskı kalitesini kötü yönde etkiler. Resim 4.2'de aynı koşullarda baskı yapılan; fakat, taşıyıcı tabakası düzgün ve kaba yûzgyjj_ojan kuşe kağıtiann baskı kalitesi rarldanğöruTmelrte^ Valetta 1974T " '
Resim 4.2. Taşıyıcı tabakalan düzgün ve kaba yüzeyli olan kağıtlann baskı kalitesi farklan.
Bir taşıyıcı buluUuiuk göstermemelidir. Kağıt İçinde lif dağılımı düzenli olmalıdır. Işığa tutulduğunda lif yığılmalan olmamalıdır. Aksi halde sıvama düzensiz olduğu gibi baskı da düzensiz olacakbr. Şekil 4.35'de bulutluluk ve lif yığılmaları olan bir kağıdın enine kesitten görünümü verilmiştir. Bu kağıda sıva tabakası düzgün sürülemez ve mürekkep emme düzensiz ve dalgalı olacakbr.
Şekil 4.35. Kağıdın enine kesitinde lif kümeleri.
Taşıyıa tabaka, son ürün kuşe kağıt ağırlığının %50-80'ini oluşturur.
112 113
Elde edilen ku.se kağıdın kalitesi taşıyıcı tabakanın oranına bağlı olarak değişmekte olup btforan en az %50 olmayı gerektiımekfedir. flltmis bir kuşe~~ kağıdın kalitesi; kuşe kanşımının bileşimine, kuşeleme prosesine, kıınıhna ve Tcüşeteme kontrol sistemlerinden etkilenir. En iyi bîr ürün eldesi için bu aeğışKenienn opümize edilmesi gereklidir. Bugün İçin taşıyıa tabaka olarak kullanılan kağıt ya mekanik hamur esaslı olabilir ya da kimyasal kağıt hamurundan elde edilmiş olabilir.
En çok kullanılan ve en İyi bilinen mekanik odun hamuru İçeren yazı kjgj^arThafif kuşelenmiş mekanik - hamurdan yapılmış kağıtlardır. Bu kagıtiann gramajı 52-65 g/m 1 , kuşe tabakası ağırlığı İse tek yüzü kuşeti olarak 6-12 g/m 5 arasında değişmektedir. Eğer kağıdın gramajı 51 g/m^nin albnda ise bu tür kağıtlara ultra hafif kuşeti kağıtlar olarak adlandırılır. Bu tür taşıyıa kağıtlar %50-70 oranında düşük serbestlikteki mekanik hamurlardan ve %30-50 oranında da uzun lifli kimyasal hamurlardan oluşturulmaktadır. Kullanılan mekanik hamurlar, geleneksel taş mekanik hamur, basınçlı taş mekanik hamur, termomekanik hamur ve kimyasal termomekanik hamuriar olabilir. Ancak, kullanılan taşıyıa tabakanın gramaj, kapilerite. rutubet, kirlilik, lif kaballğİZdSbc özelliği, homojenliği, formasyon, kabalık, opaklıkve beyazlık, sıkıştanlabilirlik, porozite bakımından homojen olması gereklldlr7J^kTco"2000). ~ ~
Kimyasal hamurlardan en cok yapraklı ağaç olarak hus ve okaliptüsten elde edilen kağıt hamurlan kullanılır. Kuşelenmiş kağıdın kallt^Jaşjyıg kağıdın porozitesi ve yüzey düzgünlüğünden oldukça fazla etkilenmektedir. Taşıyıa tabaka olarak kullanılacak kağıt eldesinde~doklû~ve~u:ice madde oranı fazla tif kullanılması yüzey düzgünlüğünü arbnrken lif kabalığının artması yüzey düzgünlüğünü" olumsuzerJkilemektedlr. Bu nedenle, bazı üretimlerde bû~özelllkleri bağdaştırmak İçin yapraklı ve iğne yapraklı ağaç odunundan elde edilen kağıt hamurlan birlikte kullanılırfjHietanen 2000).
B. Mineral Tabaka veya Sıva Tabakası
Bir sıva tabakası üç ana elemandan oluşur:
0 / l . Yapıştıncı:Yapıştıncının görevi dolgu maddesini taşıyıcı tabaka
y üzerine tespit etmek ve mineral tabakanın kendi içinde de bağlanti sağlamaktır. Yapıştincı kullanmadan kuşe kağıt yapılamaz. Burada kullanılan yapıştıncılar duvar sıvamada kullanılan çimento veya kirecin görevini yaparlar.
-r^2. Dolgu MaddeskDolgu ve renk sıvanın ana görevleridir. Bir duvan sıvamadaki amaç ona beyazlık, düzgünlük vermek ya da renklendirmektir.
. Değişik Katkı MaddelerfcKuşe sütünün düzenli sürülmesini
114
sağlayan, onu yıkanabilir kılan, mikroorganizmalara karşı koruyan veya rutubetlenmeyi önleyen maddelerdir.
4.2.4.2. Kuşelemenin Kağıda Sağladığı Özellikler
Kuşeleme bir kağıda düzgün ve kaliteli baskı yapmayı sağlar. Kuşelenmiş bir kağıtla kuşelenmemiş bir kağıt arasında baskı yönünden büyük fark vardır.
a. Kuşeleme İle Baskının Kalitesi Artar
Resim 4.3'de sağda bir gazete kağıdı üzerine, solda ise bir kuşe kağıt üzerine aynı koşullarda yapılan baskılar görülmektedir. Gazete kağıdı üzerine yapılan baskının netlikten yoksun olması kağıdın yüzeyinin mekanik hamur lifi demetleri ve kaba parçalar bulunmasından dolayı düzensiz olmasından ileri gelmektedir. Bunun sonucu olarak liflerle mürekkep arasında yeterli temas sağlanamamakta ve mürekkebin difüzyonu liflerin boyuna yönünde olmakta, baskı sınırlan belirgin olmamaktadır. Oysa, kuşe kağıtta difüzyon düşey yönde olmakta; dolayısıyla, baskı sınırlan çok daha net olmaktadır. Bu netlik ve baskının düzenliliği düz yazıda önemli olmakla birlikte fotoğraflann basılmasında çok daha önemlidir. Çünkü, bir fotoğraf nokra, kare ve benzeri izler tarafından oluşturulur. Dolayısıyla, bu noktalann netliği fotoğrafta tonlann ve yan tonlann oluşmasını sağlayacak ve sonuçta, fotoğrafın kalitesi de ona göre oluşacaktır.
Resim 4.3. Gazete ve kuşe kağıt üzerine aynı koşullarda yapılan baskının farkı(Jaussaud et Vallette 1974).
Sonuç olarak, kağıt yüzeyi düzgün olduğu oranda baskı kalitesi de İyi olacaktır. Kağıdın kuşelenmesl baskı kalitesini artırdığı gibi kağıt-mürekkep ilişkisini de İyileştirmektedir.
b. Kuşeleme Baskıya Kontrast Özelliği Verir
Baskı, mürekkebi kağıdın üzerine istenen şekilde dağıtıp, kağıdın
115
beyazlığı ile mürekkebin siyahlığından yararlanarak kağıt ile basılmak istenen şekil arasında görsel bir etki yaratmaktır. Kısaca, baskı bir kontrast oluşturmaktır. Kuşelenmiş kağıt kullanılan pigmentlerden dolayı daha beyaz olduğundan, baskı sırasında koyu-siyah renk elde etmeye daha elverişlidir ve siyah mürekkep ile beyaz kağıt arasındaki kontrast daha fazladır. Dolayısıyla da normal kağıttan daha üstün bir baskı kalitesi verecektir.
,t. Kuşeleme Kağıda Parlaklık Kazandırır
* Eğer, kuşelenmiş kağıt perdahlanırsa adi kağıttan daha parlak bir yüzey verir. Parlaklık kağıda yüksek bir albeni kazandırmakta, müşterinin dikkaüni • üzerinde toplayarak ambalaj ettiği mallann satışını artınr. Bu nedenle, son yıllarda kuşe karton üretimi dünyada 10 misline varan oranlarda artmışbr. Kuşe kağıt büyük dergilerin kapak sayfalannda ve reklamlarda çok etkili ve çekici bir baskı yapılmasını sağlar. Kısaca, kuşelenmiş bir kağıt kuşefenmemlş bir kağıda oranla daha belirgin bir baskı, yan ton elde etme, kontrast ve parlaklığa sahiptir.
4.2.4.3. Dolgu Maddeleri
Dolgu maddeleri, gerek doğal olarak (kaolin, CaCC>3) gerekse yapay olarak (TÎO2) elde edilen, çözünmeyen veya az çözünen maddeler olup kağıda aşağıdaki özellikleri verirler:
a. Kağıdın parlaklık, yüzey düzgünlüğü, mürekkep emme yeteneği gibi baskı özelliğini iyileştirirler.
b. Kâgldln çekiciliğini arbnrlar.
Dolgu maddeleri yani pigmentler kuşe özelliklerini etkileyen en önemli faktördür. Kuşeleme için pigmentin bir türü seçildiğinde kuşelemeden b i l e n e n özelliklerde seçilmiş demektir. Ömegin; dolgu maddesi olarak
|k^fl|p[seclldîainde elde edilen kuşe kağıt daha parlak veJaıse jabajsaa dr* gt daha voaıın olacaktır. Aynı şekilde dolgu maddesi olarakfjkalsiyum karbonat Rf seçildiğinde elde edilen kuşe kağıt daha poroz ve daha Beyaz olacaktır. Bu nedenle, ideal bir dolgu maddesinden aranan özellikler aşağıda verildiği gibidir(Lehtinen 2000).
--^«-Kimyasal stabilité ve suda düşük çözünme, s^Tûm dalga boylannda iyi ışık yansıtma,
^Kirleticilerden annmış olmalı, -^AJygun partikül boyutunda ve uygun partikül boyut dağılımına sahip
olmalı, .^ İy i bir opaklığa sahip olmalı,
^ y S u l u süspansiyon olarak iyi bir akış özelliğine sahip olmalı, . -^Su ile kanşbnlması kolay olmalı, , ^ * l y i bir perdahlama özelliği gösterebilmeli, t^Diğer kuşeleme bileşenleri ile iyi bir uyum gösterebilmeli, .̂ ^Düşük yoğunluk,
116
Vbüşük su absorpsiyonu, s^kizüz olmalı, ,^*rAşındıncı olmamalıdır.
Dolgu maddelerinin özellikleri, caplanna ve şekilieripp_ Bütün dolgu maddeleri genellikle kristal yapıda olup hegzagonal, romboedrik monoklinık, iğne v.s, şekildedir. Örneğin, Resim 4.4'de ve şekil 4 36'da görüldüğü üzere kaolin yassı hegzagonal (altigen) şekilde olup çapı 2 mikron dolayında, uzunluk/kalınlık oranı 1-10 arasında değişir. Bu özelliği ile kaolin kağıdın yüzeyini iyi kapabr. Oysa, CaC0 3 iğne şeklinde olduğundan kağıt yüzeyini iyi kaplamaz (Jaussaud et Valiette 1974).
beyazlık dolgu maddesine göre değişir, örneğin kaolin %82, BaS04 %97 , Tİ0Z %95-96,ZnS %98 beyazlıktadır.
.... J a n & b ü y ü k l " 9 ü kağıdın opaklığını, parlaklığını ve beyazlığını etkiler. Tane büyüklüğü azaldıkça opaklık, beyazlık ve parlaklık artar. Bîr kuşe kağıdın parlaklığı aşağıdaki etkenlere bağlıdır:
- ~ _ J e kaltnlık
Şekil 4.36. Kaolinin hegzagonal kristali.
•Taşıyıa kağıdın kalitesi, • Sıva tabakasının bileşimi » Dolgu maddelerinin şekli ve tane çaplan, • Kağıdın uğradığı yüzey işleminin derecesi (perdahlama, fırçalama, kalenderleme).
Resim 3.4. Kaolin ve aragonit kristalleri.
117
Parlaklık kağıdın en önemli özelliği olup sıvama kağıdın parlaklığını önemli oranda artırabilir. Örneğin, parlaklığı 70 olan bir kağıt %92 beyazlıkta bir CaC0 3 ile yeteri kalınlıkta bir kuşe sütü ile kuşelenirse tam beyaz bir kağıt elde edilir. Baskı kalitesi kağıdın parlaklığı yanında mürekkebin kalitesine de bağlıdır. Dolgu maddesinin tane çapı küçüldükçe pigmentler arasındaki boşluklar küçüleceğinden mürekkebi emmesi de azalacak ve mürekkep yüzeyde kalacağından baskı daha parlak olacaktır. Mürekkebin parlaklığı kendi parlaklığı yanında aynı zamanda kağıdın parlaklığına da bağlıdır. Bu nedenle, bir kaolinin kalitesi tane çapı 2 mikronun albnda olan fraksiyonunun oranı ile değerlendirilir. Bu oran birinci kalite kaolinde %92-95'den fazladır.
Kağıt kuşelemede uygun dolgu maddesi seçiminde partikül boyutu ve boyut dağılımı, partikül şekli ve dağılımı; kınlma indisi, ışık yansıtma ve absorplama özelliği ile yoğunluğu gibi özellikler göz önünde bulundurulmalıdır. Kuşe sütüyle kuşelenmiş kağıdın nihai özellikleri büyük oranda bu faktörlere bağlı olarak açıklanmaktadır. Örneğin, opaklık kınlma indisi artbkça ve parükül boyutu azaldıkça gelişmekte; yine parlaklık ışık absorpslyonunun azalmasıyla artmaktadır. Herhangi bir üreb'm İçin dolgu
- maddesi seçileceği zaman ürün özellikleri İle fiyaü göz önünde bulundurmak gerekir (Lehtinen 2000).
C 4.2.4.3.1.Kapün^jf
Kaolin kelimesi Çnce yüksek tepe anlamına gelen ve yüzyıllar önce kilin maden olarak çıkantıp işlendiği Jauchau Fu yakınlanndaki bir tepenin İsmi olan kao-Hng kelimesinden türeülmişör. Çinliler kağıdın keşfinden 800 yıl sonra kaloini kağıdın kalitesini iyileştirmek ve yüzeyini kaplamak amacıyla kullanmışlar ve bunu yüzyıllarca ticari bir sır olarak saklamjşiardır(Murray 1984). 18. yüzyılda Çn'de dini misyoner olarak bulunan Francis d'Entrecolles birçok porselenin yapımını ve yapımında kullanılan hammaddenin işlenmesini gözlemiş ve bunun aynnblannı yazdığı mektupla Paris'e iletmiştir. Böylece, kaolin ve feldispabn batı dünyasında tanınması sağianrmştirpepson 1984). Kaolin minerali için kaolinit İsmini ilk kullanan 1867 yılında Johnson ve Blake olmuştur. Bugün kaolin terimi bir grup kil minerali, birden fazla mineral içeren bir kayaç, yaygın şekilde kullanılan bir endüstriyel mineral olarak çok değişik anlamlarda kullanılmaktadır(Murray 1984). Bati dünyasında, 19. yüzyıl başlannda kaolinin kağıt üretimine bir dolgu maddesi olarak girdiği görülmektedir. Baskı yöntemlerini iyileştirmek için 1900lerde ilk kuşe kağıt üretiminin gündeme gelmesiyle de kaolin kuşelemede pigment olarak değerlendirmeye başlanmıştır{Jepson 1984).
Kao l i n H a m m a d d e s i n i n Kökeni Ve Niteliği: Dünya'da yüksek kaliteli kaolin yataktan çok azdır. A.B.D. de Georgia, İngiltere'de Cornwall, Avustralya'da Cape York, Brezilya'da Amazon, Arjantin'de Tretow, Fransa'da Brittany ve Aquitaine, Almanya'da Bavaria bölgelerindeki kaynaklara İlaveten
118
bazı Doğu Avrupa ülkeleri ile Rusya'da bazı yüksek kaliteli kaolin yataklannın bulunduğu bildirilmektedir(Jepson 1984, Murray 1984).
Türkiye'de yapılan kaolin araştirmalan sonucunda 1X32 kaolin yatağının varlığı tespit edilmiştir. Fakat, bunlann hepsi işletilmemekte ve işletilen ocaklann büyük çoğunluğu da Çanakkale, Balıkesir, Bursa, İstanbul, Bilecik, Kütahya, Eskişehir, Uşak ve Niğde illerinde bulunmaktadır(Seyhan 1972). Fakat, bugün İçin ülkemizde çıkanlıp işlenen kaolinlerin kuşe kağıt üretiminde değerlendirilmesi mümkün değildir. Sadece, çok az oranda dolgu kaolini olarak kullanım söz konusudur.
Kaolinler birincil ve ikincil yataklar olarak 2 gruba aynlıriar. İngiltere'deki Cornwall yatağı birincil bir yatak olup hava ve hidrotermal değişimler sonucu granitin başkalaşmasıyla oluşmuştur. Yatak İçerisindeki kuars, feldispat ve başkalaşıma uğramamış graniüer bol miktarda bulunur. Çok parlak ve mavi beyaz tonda olup hidrolik olarak çıkanlır. Oysa, Georgia yatağı ikindi yani sedimenta! bir yatak olup kaolinin orijinal bulunduğu yerden taşınarak oluşturmuştur ve yatağın %90'dan fazlası ticari ürün olarak değerlendirilmektedir. Kirlilik yaratan safsızlıklar %5-151 geçmez. Tabakalar halinde bulunur ve açık çukur yöntemi ile işletilir. Renk tonu içersinde T î0 2
bulunması nedeni ile krem rengindedir. İngiliz kaolini rengi nedeniyle tercih edilmekle birlikle Georgia kaolininin reolojlk özellikleri daha iyldlrfMurray 1984).
Kağıt endüstrisinde kullanılan kaolin terim) esas olarak kaolinit olup oktohedral(sekizgen) bir alüminyum parçacığı ile tetrahedral(dörtgen) bir silis parçacığından oluşmakta ve yapısal formülü (OH)a.Sİ4.AL,.OÎO dur. Diğer önemli kaolinler ¡Hit ve montmorillonit yapıda olup illit yapısındaki kaolinlerde alüminyumun bir kısmı yerine demir ve magnezyum, montmorillonit yapısında ise alüminyumun bir kısmı yerine magnezyum ve demir m oksit aimıştir(Casey 1983, Murray 1984). Kağıt endüstrisinde özellikle mürekkep giderme, lif tutunmasının artantması, kağıt safihası yüzeyinde kâTânjeçine le]«îîeriK Fakat-, Jçaojjnjp akışkanlık özelliklerini ters yfinrte etkilediğinden moñtiñóriJIonit az miktarda da bulunsa İstenmeyen bir kirletici sayılır.
Kaolinler ana kaya kütlesinin havaya maruz kalması ile oluşan zayıf salisilik asit ile zayıf alüminyum hidroksit bazının reaksiyonu ile meydana gelir. Baz bileşenlerin asit bileşenlere oranı hemen hemen her değerde olabilir. Kaolinitte silisin alüminyuma oranı her zaman 2SI0 2 .1AI 20 3 e yakındır. Montmoriilonitte ise 3-6 Si0 2 'ye bir A l 2 0 3 düşmektedir. Dolayısı ile kaolinlerin kimyasal bileşimleri geldikleri kaynağa bağlı olarak değişiklik gösterir(Casey 1983). Dünya'da kaolin üretimi yıllara göre farklılık göstermekle birlikte 18-20 milyon ton dvannda olup bunun 6 milyon ton kadan Georgia, 3 milyon ton kadan da Comwall yatağından çıkanlmaktadır(Jepson 1984). *
119
> Kaolin Hazırlama Yöntemleri: Kaolin doğal olarak saf olmadığı İçin kuşeleme amaçlı kullanılan kaolinlerin hepsi ile dolgu amaçlı kullanılan kaolinlerin büyük bir çoğunluğu saflaştirma işlemine uğrablır. Kaolinlerin hazırlanması ve tane çaplanna göre sınıfiandınlması kuru ve yaş yöntemle yapılmaktadır.
Kuşelemede kullanılan kaolinler, kuru yöntemle elde edilen kaolinlere kıyasla daha üniform bir tane boyutuna sahip olması, daha az safsızlık içermesi ve daha iyi bir renk gerektirmesi nedeni İle ıslak yöntemle hazırlanır(Murray 1984).
'.//Kuru Yöntemle Kaolin Hazırlama: Kuru yöntem basit olup ıslak yöntemden daha düşük maliyetle, daha düşük kalitede ürün verir. Kuru yöntemle hazırlanan kaolinler genel olarak rafine edilmemiş kaolinde bulunan özellikleri yansıbr. Kaolin doğal halde kitap sayfalan gibi katmanlara sahiptir. İşlemin başlangıcında kaolin katmanlan parçalara aynlır ve ardından ince bir şekilde öğütülür, kurutulur, dağıblır ve hava akımına tabii tutulur. Özgül ağırlığı kaolinden yüksek olan yabana maddelerle tane boyutu büyük olan kaolin partikülleri bir hava akımı araalığı ile aynlır. Bu aşamada kaolinin parçaak boyutunda ve beyazlığında önemli bîr değişiklik meydana gelmez. Hava akımı ile aynlmış kaolinler kağıtta dolgu maddesi olarak kullanılır. Fakat bunlar kuşeleme için uygun değlldir(Murray 1984, Casey 1983).
/ Y a ş Yöntemle Kaolin Hazırlama: Kaolin yataklannın yeri uygun alaıilarda derin sondajlarla belirlenir ve bazı taş örnekleri alınıp test edilir. Hem dolgu hem de kuşeleme çeşitleri için yaş yöntemle kaolinin hazırlanmasına ait genel bir akış şeması aşağıda verilmiştir.
Ham kaolin çeşitli vasıtalarla kaolin hazırlama ünitelerine taşınır.SuIu kaolin çamuru hazırlama ünitesinde kaolin küçük partiküllerlne aynlır. Elde edilen bu küçük partiküllü kaolin, sulu bir kaolin süspansiyonuna dönüştürmek için su ve dağıba kimyasal maddelerle kanşbnlır.Dağıtıcı kimyasal madde olarak genellikle polifosfat veya sodyum silikat kullanılır. Su kaolin çamuru hazırlama ünitesi içerisindeki kablan oranı %30-40 arasında olup bazı durumlarda %60 'a kadar çıkabilir. Su kaolin kanşımı sulu kaolin çamuru hazırlama ünitesinden bir çöktürme havuzuna pompalanır ve kum taşı olarak adlandırılan kaba materyalleri ayırmak için elenir. Kum taşı, yaklaşık 44 mikrondan daha büyük veya 325 meshlik elek üzerinde kalan materyali ifade etmektedir. Bunu takiben, sulu süspansiyon içerisindeki kaolin tamamen öğütüldükten sonra büyük bir depolama tankında toplanır ve birkaç mil uzaktaki kaolin saflaştırma ve işleme fabrikasına pompalanır.
Kaolin saflaştırma fabrikasındaki ilk işlem sürekli santrifüjleme ile kaolin partiküllerini İnce ve kaba fraksiyon olarak ikiye aynlmaktadır. Bazı durumlarda, daha yüksek bir parlaklık elde etmek için kaolin kanşımı içerisindeki demiri uzaklaşbrmaya yönelik olarak ihtiyaç duyulan kimyasal
120
maddelerin miktannı azaltmak ve maksimum bir parlaklık elde etmek amaa ile sulu kaolin süspansiyonu yüksek yoğunluktaki bir manyetik aymadan geçirildikten sonra kaolin saflaştirma işlemine uğrablır. İlk kademede elde edilen kaba fraksiyon kağıtta, plastiklerde ve boyada dolgu olarak; ince fraksiyon İse kuşelemede, yüksek parlaklığa sahip boyalarda, mürekkeplerde, özel seramik ve kauçukta kullanılır.
' Sondaj.
I Midenin (terinin açılman
I Madraın pkınlması ve ijknmeıı
Ögtttn» Depolama ve harmanlan»
Yaş yöntemle kaolin hazırlamanın akış şeması
Fraksiyonlamayı takiben kaolin süspansiyonu demirli bileşiklerinden uzaklaştırma işlemine uğrablır. Özel üretimlerde daha parlak bir ürün elde etmek amacıyla kaolin yüksek yoğunluktaki bir manyetik aymadan geçirilir. Kaolin içerisinde safsızlık oluşturan demir bileşiklerini ayırmak amacıyla uygulanan bu filtre işleminde kaolin sulu çözeltisi içerisindeki demirin bir kısmını çözünür halde tutmak üzere pfl'sı 3'e ayarlamak için H 2 S 0 4 ilavesi
121
; y - v \ f r>
gerçekleştirilir.Güçlü indirgeyici madde-olarak çinko veya sodyum hidrosülfit demiri daha çözünür bir form olan demir 2'ye dönüştürür. İşlemin bu noktasında, kaolin %25-30 katı madde İçerecek şekilde çökelir. Tekrardan yapılan yıkama kademelerinde filtre presleri veya döner vakumlu filtreler kullanılarak kata madde miktan %60 a çıkanlır. Bu noktada filtreden elde edilen kalıntı; döner, tamburiu veya sprey tipi kurutucularda kurutulur. Normal işlemlerde, döner vakum filtresinden elde edilen kalıntılar geri alınır ve sodyum polifosfat veya sodyum poliakrilarJa disperse edilir.
Yüksek kalitede kaolin üretmek için birçok özel yöntem geliştirilmiştir. Kalsinasyona uğratılmış ince kaolinler daha yüksek parlaklığa sahip kuşe kağıt eldesin! mümkün kılar. Kağıt kuşelemede kalsinasyona uğratılmış kaolinin ana sakıncası ortaya çıkardığı aşındıncılığın kontrol edilme zorluğudur. (Murray 1984) İnce, fakat uzun tabakalar halinde bir kaolin elde etmede kullanılan diğer bir özel yöntem delaminasyondur (tabaka ayırma). Kaolin şirketleri düşük fiyatlı dolgu kaolini ile abk olarak ifade edilen kaba kaolinleri delamine etmek için 2 yöntem gelişörmîşlerdir. Bu yöntemler, kaolini yüksek basınç altında küçük deliklerden geçirmek, polieölen bilyeler gibi yumuşak bîr sürtünme ortamı kullanılarak kaolini sürtünme ile aşınmaya uğratmaktır. Bu çeşit kaolinler demir lekelenmesinden korunduğu İçin temiz, yüksek parlaklık ve düzenli renge sahiptir. Delaminasyon yöntemleri kaolin endüstrisine düşük fiyatla kaba kaolini daha yüksek fiyatla öze! kuşeleme ve dolgu kaolinine dönüştürme olanağı tamr(Murray 1984). Bunlardan başka, ultrafiottasyon ve yüksek eğim!! magneb'k ayırma(HGMS) yöntemleri gibi bazı özel yöntemlerde vardır.
Kaolinin Mineralojik Özelikleri: AI 2O 3 .2Si0 2 .2H 2O formülündeki saf kristaline kaolinit denir. Kaolin; kaolinit, silis, mika gibi değişik yabancı maddelerden oluşur. Bunlar montmorillonit, halloosit, attapuilit vb. olabilir. İki kaolin birbirinden kimyasal yapısı ve tane çaplan ile aynlır. Kaolinit kristali yassı hegzagonal yapıda olup çapı 2 pm civannda, çap/kalınlık; 10/1 (İngiliz kaolini), 10/2, 10/3 (Amerikan kaolini) dlr. Bütün partiküllerin hegzagonal yapısı standart 2 pm çapında olmayıp herhangi bir kaolin örneğinde çapı 2p dan İri partiküllerle çapı 2 um'dan küçük partJküiler kanşım halinde bulunur. Tane çapı 2 pm'dan aşağı olan kısmın oranı kuşeleme kaolininin kalitesini belirlemede uzun süreden beri bir kriter olarak kullanılmaktadır. Ticari kaolinler üç kaliteye aynlır. Bunlar:
1. kalite: %92's i 2u'dan küçük çaplı, 2. " : %801 " n " " , 3. " : %72'si " " " çaplıdır.
Kuşe kağıt yapımcılan beyazlık, parlaklık ve opaklık için daima en ince çaplı kaolin ararlar. İki mikronun atandaki tane oranı kaolinin kalitesinin mutlak bir ölçüsü sayılmamalıdır. Gerçekten, 2p'nun atandaki tane oranı %80 olan kaolinin granülometrik dağılımı 0.1 ile 2 p arasında değişebilir.
Kaolinin Fiziksel Ve Kimyasal Özellikleri: Kaolinit mineralinin kağıt ve diğer endüstri kollan için birçok çekici fiziksel özellikleri vardır. Bilindiği üzere kaolinin rengi beyaz, parta'kül boyutu çok küçük, yumuşak ve aşındına olmayan; genellikle de kimyasal olarak inert bir yapısı vardır. Bazı safsızlıklar içermesi nedeni ile partikül boyutundaki kaolinin kesin fiziksel sabitlerini belirlemek oldukça zordur. Aşağıda Georgia kaolini için uygun kabul edilen bir örneğin belirlenen fiziksel sabitleri verilmiştir.
Georgia Kaolininin Fiziksel Sabitleri Özgül ağırlığı: 2.62 g/cm 3
Kınlma indeksi: 1.57 SerrJlk(Mohs Scale): 1.5-2.0 Fizyon sıcaklığı: 1850°C Valley aşınma sayısı: 4-10 Parlaklığı: 75-91
Kimyasal ve Kristal Yapı: Georgia kaolini ve İngiliz kaolininin kimyasal bileşenleri Tablo 4.9'da verilmiştir. Georgia kaolinlndeki ana değişkenler demir ve titanyum oranlanndaki değişmedir. Demir en düşük %0.2 , en yüksek %1 ve titanyum en düşük %1'den en yüksek %2'ye kadar çıkmakta olup halen iyi bir kuşeleme kaolini olarak kabul edilmektedir. Tablo 4.9'da verilmiş değerler içinde alüminyum ve silis oranlannda önemli bir değişme görülmemektedlr(Murray 1984). Kaolin kanşımındakl demirin çoğu Fe Uf, titanyumun çoğu ise anatase formunda, çok az miktan da ruble yapısmdadırpepson 1984). Kaolin hegzagonal kristal yapıya sahiptir. Kristalleşme durumuna göre morfolojik yapıda birçok farklılıklar ortaya çıkmaktadır. Kristalleşmenin zayıf olarak tamamladığı yapılardan elde edilen kaolin partiküllerî normal yapılara göre daha küçük tane çapı gösterirler. Bu nedenle de, kristalenlik derecesi beyazlık, parlaklık, opaklık, viskozite, mürekkep emme yeteneği gibi birçok kuşeleme özelliğini etkiler.
Tablo 4.9. Farklı Kaolinlerin Kimyasal Bileşenleri(%). Kimyasal Bileşenler Georaia Kaolini înailiz Kaolini
S i 0 2 45.30 46.77 A l 2 0 3 38.38 37.79 F e A 0.30 0.56 Tİ0 2 1.44 0.02 MgO 0.25 0.24 CaO 0.05 0.13 Na 2 0 0.27 0.05 K 2 0 0.04 1.49
Bağlı su 13.97 12.79
Kaolinin katyon değiştirme kapasitesi çok düşük oiup genellikle 1 meq/100 gfdan daha düşüktür. Yüzey alanı partikül boyut dağılımına bağlı
122 123
olarak 7-8 mVgr'dan 25 nrVgr'a kadar değişmektedir. pH'ı ise 4-7 arasında değişir.
Partikül Boyutu, Şekli ve Kuşelenmiş Kağıdın Yüzey Düzgünlüğüne Etkisi: Reoloji, optik Özellikler ve yüzey kapatma gibi kağıt yapımcıian için önemli kabul edilen kaolinin bazı fiziksel özelliklerinin kontrol edilmesinde en önemli faktörler partikül boyutu ve şekli olmaktadır. Kaolinin partikül boyutu seyrettik sulu süspansiyonda sedimantasyonla ölçülebilir. İki mikron partikül boyutu ticari olarak kontrol noktasını ifade etmektedir. İki mikrondan büyük partikül boyutlu kaolinler kaba partikül boyutlu kaolinler olarak kabul edilip normal olarak dolgu kaolini; iki mikrondan küçük ince partikül boyutlu kaolinler ise kuşeleme kaolini olarak değerlendirilir. Şekil ile partikül boyutu arasında çok yakın bir ilişki vardır. Aynca, kaolinin sulu süspansiyonunun reolojik özellikleri de partikül boyutu ve şeklinden etkilenmektedir.
Kuşelenmiş kağıdın yüzey düzgünlüğü kullanılan kaolinin partikül boyutu azaldıkça artış gösterir. Bu nedenle, kalınlığı az, İnce ve küçük çaplı partiküllere sahip kaolinleri içeren kanşımlar düzgünlüğün aşın gelişimi İçin gereklidir(Murray 1984). Partikül boyutu azaldıkça kanşım içersindeki kaolin oranı artmakta, mika içeriği İse azalmaktadır(lepson 1984).
Dağılım ÖzelliğUBİr kuşeleme veya dolgu kaolininden maksimum etkinliği elde edebilmek için bütün kaolin partikülünün tamamen dağıülmış olması gereklidir. Bununla birlikte, kaolin yüzeyinin htdrofilik karakterde olması nedeniyle kaolin kolayca dağıbiabilir. Doğal durumda, kaolin asidikb'r ve kolayca kümelenir. Bu nedenle, kaolin süspansiyoniannda kümelenmeyi engellemek İçin dağıbcı maddelerin kullanılması gereklidir. Sulu sistemlerdeki kaolin için en etkili ve ekonomik dağına madde alkali fosfatlar, poliakrilanar ve silikatlardır. Ancak; en fazla kullanılan dağıbcı maddeler sodyum hexametafosfat ve sodyum tetrapolifosfatbr. Tam bir dağılım ve tekrardan kümelenmenin oluşmaması için kaolin süspansiyonu maksimum makaslama gerilimini veren ve uygun olan en yüksek kab oranında hazırlanmalıdır.
Polifosfatlar artan sıcaklık, asidite ve bakteriyel faliyetlerle dönüşümlü hidroliz reaksiyonuna maruz kalmaktadır. Bu nedenle kanşım birkaç gün bekletilecekse ilave dağıbcı madde kullanımı gereklidir. Aynca, yüksek yüzey alanına ve ekstrem şekilde ince partikül boyutuna sahip çözünmez ortofosfatiara dönüşüm kuşenin optik özellikleri gibi reolojik özelliklerine de zarariı olabilir. Eğer, dönüşüm beklenen bir problemse sodyum poliakrilat poüfosfat yerine kullanılmalıdır(Murray 1984).
Kaolin süspansiyonîan alkali koşullarda (pH 9'da) dağılmış, asidik koşullarda (pH 4'de) kümelenmiş olarak ilginç ve önemli özellikler gösterirler. Dağılmış bir kaolin süspansiyonunun pH'ı düşürüldüğünde kümelenme olacaktır. Kümelenmeden sonra kaolin sulu fazdan filitrasyonia aynlabilir.
124
Aynca, kaolinin permeabilitesi süspansiyonun pH'sına ve partikül boyut dağılımına bağlıdır. Alkali koşullarda kaolinin dağılmış özellik göstermesi hem kaolinin üretilmesi hem de kullanımı bakımından önemlidir. Partiküllerin aynlması ve dağıblmasına kanştırma yardım eder. Böylece, daha büyük partiküllerden daha küçük partiküllerin eldesine imkan tanıyacak makaslama kuvveti yaratılmış olacaktır. Aynca, kaolin partikül yüzeylerine absorbe olan polianyoniann ilavesi partiküllerin negatif yüklerini artırdığı için partiküllerin aynlmasına ve dağıblmasına yardımcı olur(3epson 1984).
Reo lo j i : Ku.seip.me kanşımlannın reoloji veya akış özellikleri karmaşık olup kuşeleme İşlemi iizprtnp ftnpmll ptkirip bulunur. Kuşe ağırlığı, düzgünlük ve kuşenin yüzey yolunma direnci gibi kuşe özellikleri _ H p vkknTjte I I p İlişkilidir. Dûşükviskozitell kaolinler yüksek katı oranlarında, örneğin %71 konsantrasyonda hızla hazırlanabilir. Böylece; bu süspansiyonlar pompalanabilir ve kolay şekilde elenebilir. Düşük makaslama oranlannda kuşeieme kaolinlerinin partikül boyutu inceldikçe viskozite yükselir. Yüksek makaslama oranlannda bazı kuşeleme kaolinleri yüksek kab konsantrasyonlannda dilatans olmaya meyleder. Bu nedenle, yüksek kab oranlanndaki dilatans kaolin sulu kanşımlannı elemek ve pompalamak zordur. Bilindiği üzere dilatans kuşeleme kanşımlan kaba kuşeleme verirler. Kuşeleme kanşımının viskozitesi; kuşeieme yöntemlerine, kuşeleme karışımının formülasyonuna, yapışbncının cins ve miktanna, kuşeleme karışımı içersindeki katı maddenin miktarına göre ayarlanır.
Parlaklık, Beyazlık ve Opaldik: KaoJin_kuşelerinln parlaklık ve beyazlığı kaolinin içerdiği demir ve TiOa'er~bağ~İToİirak değİşir7~Aynca, 'kuşeleme"karışımının yapısı da parlaklığı etkiler. Özellikle, kuşeleme karışımının bileşenleri arasındaki kınlma indisindeki büyük farklılıklar ışık yansıtma ve böylece, optimum parlaklık ve beyazlık eldesi için gereklidir. Bilindiği üzere; kuşelemenin yapısı ve ağırlığı, partikül boyut dağılımı, partikül şekli; ışık yansıtmayı etkilediğinden kuşelenmiş kağıdın da parlaklık, beyazlık ve opaklığı etkilenmektedir. Diğer taraftan, kuşeleme kanşımının bileşimine giren yapışbncının türü ve miktan da parlaklığı etkilemektedir. Bununla birlikte, kuşelenmiş kağıdın opaklığı hem kuşe sütünün opaklığına hem de kağıdın opaklığına bağlıdır. Opaklık büyük oranda kuşeleme kanşımı hazırlamadan, kuşeleme prosesinden ve kuşelenecek kağıdın kaienderlenmiş olup olmamasından da etkilenir.
0.1 mikron ve daha küçük çaplanndaki ultra rafine edilmiş partiküllerin varlığı opaklığın azalmasına neden olabilir. Kuşeleme kaolinlerinin yüzey kapatmada ortaya koyduğu optimum opaklık 0,3-1.5 mikron arasındaki boyut çapına sahip partiküllerin çokluğu oranıyla gelişmektedir. Kuşelenmiş tabakanın opaklığı yansıtma indisindeki farklılıklara, hava, pigment, ve yapışbncının içerdiği değişik bileşiklerin oranına bağlıdır. Kuşelemedeki yapıştirıanın miktan arttıkça opaklık azalır. Çünkü; yapışbna tarafından havanın absorbe edilerek kuşeleme "'kanşımına karışması daha olası olup
125
kalenderlemede artan silindir basına hava oranını azalttığı için opaklıkta azalır.
Yapıştırıcı İsteği : Kaolinin diğer dolgu maddelerine göre yapışbna isteği azdır. %12-25 arasında nişasta İle %İ0-12 kazein veya lateks yeterlidir. Ancak, İnce tane yapısına sahip kaolinlerin yapıştmcı isteği biraz daha fazla olacaktır.
Bir Kaolin Partisi Geldiğinde Yapılacak Kontroller: Genellikle çökelti kısmın aşmdına partiküller içerip içermediğini anlamak için serbest silis taneleri nedeniyle sulandırma yapılır. Aynca, Valley aşındıncılık testi de uygulanabilir. Kantitatif olarak A l 2 0 3 , S10 2 ve H 2 0 miktan tayin edilir. 800°C ta 2 saatlik kalsinasyonla kombine su miktan belirlenir. Granülometrik eğrisi çizilerek beyazlık ölçülür. Nihayet, % 7 0 kab madde içeren süspansiyonda minimum viskozite eldesi için gerekli dağıba miktan belirlenir. İstenen yapışbrma derecesi için gerekli yapışbna miktan belirlenir.
Özel Kaolinler —
Delamine Kaolin: Kalınlığı 0.2 pm indirilmiş ve kristal tabakaları şiddetli bir işlemle aynlmış bir kaolindir. Çap/kalınlık oranı yüksek olup 1/20, 1/25 arasındadır. Gerek yüksek basınç albnda diskler arasından geçirilerek, gerekse silis, naylon ve çelik bilyeler arasında şiddetli kanşürma, öğütme ve yoğurmayla elde edilir. Spesifik yüzeyi yüksek olduğundan bu kaolinler daha beyazdır. Kalınlıktan 0.2-0.4 pm olan partiküllerin oranı yüksek olduğundan yüksek opaklık sağlar. Aynca, kalınlığı düşük olduğundan daha iyi yüzey kaplar ve daha yüksek parlaklık elde edilir. Bununla birlikte, daha kıvamlı bir sıva verir. %66 katı madde oranına kadar stoklanabilir ve sıvanın dilatansa uğraması tehlikesi fazladır. Delamine kaolininin çap/kalınlık oranı büyük, kalınlığı düşüktür(Morros 1965).
Attapulgite Kaolini: Dikdörtgen kesitli oyuk iğneler şeklinde kristallenmiş bir kaolindir. Klasik kuşe kağıt İçin kullanılmayıp karbonsuz kopya kağıtlarının yapımında kullanılan iyi bir dolgudur. Bu kaolin eldesine "National Cash Register Metodu" denir. Bu kaolinin eldesi ile ilgili olarak Avrupa'da Wiggings Teape firması patent aimışbr.
s~-J Ka l s in e Kaolin: Yüksek özelliklere sahip kuşelenmiş kağıt eldesine Qrrtkan tanımak için ısıyla muamele edilmiş 2 çeşit kaolin eldesi gerçekleştirilmiştir. Bu çeşitler dehidrate olmuş veya kısmen kalsine olmuş kaolin eldesi ile tamamen kalsine olmuş kaolin eldesidlr. Dehidrate olmuş veya kısmen kalsine olmuş kaolin; kaolinltteki yapısal hidroksit gruplannın subuhan olarak çıkanldığı yüksek bir sıcaktık derecesindeki kalsinasyonuyla elde edilir. Bu sıcaklık genel olarak 650-700°C arasında olup kalsinasyona uğrablacak materyalin miktanna bağlıdır. Bu termal işlem daha düşük özgül ağırlığa sahip pigment verir. Aynca, elde edilen ürünün ışık yansıtma gücü,
126
normal kuşeiemede kullanılan kaoline göre artmaktadır. Düşük taşıyıa safiha opaklığı ve esnekliği artınlmak istendiğinde dehidrate olmuş kaolin kullanılması avantaj olarak kabul edilmektedir. Ancak; dehidrate olmuş kaolinler yüksek viskoziteye sahip olduklanndan yüksek hızlı kuşeleme makinelerinde tek başlanna kullanılamazlar, fakat; diğer kuşeleme kaolinleri ile %40 oranına kadar ilave edilerek kullanılabilir.
Bir kuşeleme kanşımına dehidrate olmuş kaolin ilavesi kuşetemeye artan bir incelik, artan bir opaklık, kalenderlemede parlaklık ve opaklık kaybında belirgin bir azalma, mürekkep atıatığında dikkate değer bir düzelme ve daha uygun şekilde 4 renkli baskı yapılabilme sağlamaktadır. Tamamen kalsine olmuş kaolinler 1000-1050 °C arasındaki sıcaklıklarda elde edilir. Ancak, daha fazla aşındıncılığına ve küçük boyutu nedeniyle kümelenmeye meyil artar. Bu tür kaolinin kuşeleme kanşımındaki oranı arttıkça kağıdın ışık yansıtma özelliği gelişmekte olup böylece, azalan kuşe ağırlığına bağlı olarak ortaya gkan opaklık kaybı ve beyazlık azalması yavaşlamaktadır. Sonuç olarak, bu tür kaolinler belirli bir opaklık ve parlaklık eldesi için daha az pigment kullanımına İmkan tanır.
4.2.4.3.2. Kalsiyum Karbonat
Doğada kayaç formunda bol miktarda bulunan kalsiyum karbonabn çeşitli şekilleri vardır. Bunlar:
1. Kireçtaşı: Biyolojik orijinli olup doğada bol miktarda sedlmanter kaya tabakalan halinde bulunur. Kristal boyutu mermerle tebeşir arasındadır. Yaşı yaklaşık 110-150 milyon yit kadardır.
2. Mermer: Kireç taşının ısı ve basınç albnda tektonik etkiler sonucu değişmesinden oluşmuş metamorfik karbonat tabakalan şeklindedir. Dolayısıyla kireçtaşının tekrardan kristallenmesiyle oluşmuştur. Yaşı yaklaşık 300-500 milyon yıldır.
3. Tebeşir: Polip adı verilen küçük deniz hayvanlannın kabuklanndan oluşur. Beyaz renkli ve yumuşakbr. 80-110 milyon yaşındadır.
Doğal kalsiyum karbonabn kullanım İçin hazırlanması yaş ve kuru yöntemle yapılabilmektedir. Çoğu durumda, doğal varaklardaki kalsiyum karbonat en az %96 oranında CaC0 3 'dan oluşmakta olup içersinde Maksimum %4 kadar safeızlık bulunmaktadır. Bugün için kağıt endüstrisinde kullanılan kalsiyum karbonabn %90'dan fazlası sulu kanşımlar şeklinde sablır. Çünkü; bu şekilde depolanan kalsiyum karbonat enerji tasarrufu, tozdan uzak durma, küçük hacimlerde depolama kolaylığı, daha az çevre sorunu yaratması ve direkt uygulama kolaylığına sahiptir. Nötral ortamda kağıt yapımında CaC0 3 kullanıldığında dağıtıcı olarak sodyum poliakrilat veya sodyum polifosfat tercih edilir. Ancak, kullanılan miktar CaC03'ın partikül boyutuna ve kanşımın konsantrasyonuna bağlı olarak %0.1-1 arasında değişir. Doğal kalsiyum karbaonabn 2 mikronun altındaki tane çapına sahip olan miktan %40-80, parlaklığı da %80-96 arasında
127
degişmektedirCHuggenberger et al . 2000).
Doğal kalsiyum karbonatlar romboetrik yapılan nedeniyle mükemmel reolojîk özellik gösterirler. Aynca, CaC0 3 ilavesi viskoziteyi azalttığı için yüksek kaü içerikli kuşeleme kanşımlannın hazırlanmasına İmkan tanırlar. CaC0 3 , kaolinle karşılaşbrıldığında %90-98 arasında 2 mikrondan küçük partikü! boyutuna sahipse ortaya çıkan ışık yansıtma kaybı en az düzeyde kalmaktadır. Bir kuşeleme pigmenti olarak doğal CaC0 3 kullanılmasının ana sebepler aşağıda verildiği şekilde özetlenebilir(Huggenberger et al. 2000).
• Uygun reolojîk özellik göstermesi • Yüksek kab içeriği, • Makine üzerinde düzenli çalışma vermesi, • Düşük yapışbncı İsteği, • Yüksek parlaklık, • Daha iyi optik beyazlabcı etkisi, • İyi baskı kalitesi
CaC0 3 , dünyada 1998 yılında en yüksek Pazar payına sahip pigment olup Avrupa kuşe kağıt üretiminde kullanılan pigmentin %50 den fazlasını oluşturmaktadır.
Kuşelemede kullanılan dolgu maddeleri içinde CaC0 3 ikinci sırayı alır. Kağıda beyazlık, opaklık ve özellikle iyi mürekkep emme özeiliği verir. Sıvama kanşımının viskozitesini azalbr. Kaolinden daha ucuzdur, uzun vadede dayanıklı kağıtlann yapımında kullanılır.
Kalsiyum karbonabn 3 kristal formu vardır. Bunlar; kalsit, aragonit ve vatentfjr. Aragonit ve vaterit stabil olmayıp kalsite dönüşmektedir- Vaterit. amorf yapılı CaC0 3 olup ekonomik bir değeri yoktur. Kalsit, kristal yapılı,
Jçnsfejlteri fıeazagonal veva romboedrik gekllcle'''öTGp'970°C'ye kadar stabildir. Yoğunluğu 2,71, kmlma İndîsi 1.48-1.65 arasındadır. Aragonitte kristal yapılı olup kristalleri ortorombîk yapılıdır. Kristaller ince iğnecikler halindedir. Aragonit kristalleri yüksek sıcaklıkta oluşmakta ve normal durumda stabil değildir. Kınlma indisi 1.53-1.68 arasında olup kalsitten daha opakbr. Yoğunluğu 2.9'dur(Lalne 1980, Imppola 2000).
çöktürülmüş K a l s i y u m Karbona t (PCC ) : Değişik morfolojik özellikler elde edilecek şekilde kristaltendirilebilmesi nedeniyle CaC0 3
kuşelemede ve dolgu olarak kullanılması durumunda kağıdın hem kimyasal özellikleri hem de fiziksel özelliklerini değiştirmektedir. Günümüzde bu amaçla çöktürülmüş kalsiyum karbonat(PCC) hazırlanmaktadır. Çökeltilmiş CaC0 3 %99.5 saflıkta olup genellikle aragonit kristalinden oluşur. Yeterince küçük çaplıdır. Oysa, doğal CaC0 3 ise daha İri çaplı olup tane dağılımı daha heterojendir, saf olmayıp kristali kalsittir. Çökeltilmiş CaC0 3 boyacılıkta, diş macunu yapımında, dolgu ve sıvama maddesi olarak kağıtçılıkta ve dolgu
128
olarak kauçuk üretiminde kullanılır.
Kimyasal olarak basitleştirilmiş çöktürülmüş kalsiyum karbonat üretimi aşağıdaki gibidir.
İlk olarak kireç taşı kalsinasyona uğrablır. CaC0 3 + Enerji • CaO(Klreç) + C0 2(g)
Ardından kireç söndürülür. Ca0 + H 20 * Ca(0H) 2 + Enerji
Sönmüş kirecin çöktürülmesi Ca(0H) 2 + C0 2 • CaC0 3 + H 2 0 + Enerji
İlk reaksiyon kademesinde kireçtaşı 1000°C sıcaklıktaki fınnda yakılır. Bu koşullar albnda kireçtaşı kalsiyum okside ve karbon dioksîte dönüşür. İkinci reaksiyonda ise kalsiyum oksit su ile kanşbnlır veya kalsiyum hidroksit elde edilecek şekilde bir söndürme işlemi uygulanır. Bu kademede kireç taşındaki safsızlıklar eleme ve sınıflandırma ile kolayca ayniır. Çünkü safstzlık oluşturan maddeler kalsiyum hidroksit paıtiküllerinde oldukça büyüktür. Bu nedenle, Ticari çöktürülmüş kalsiyum karbonat pigmenti %97den daha yüksek CaC0 3 İçeriğine sahiptir. Diğer %3Hük oran ise MgC0 3 ve diğer safsızlıklardan oluşmaktadır. Üçüncü reaksiyon çöktürme prosesinin en önemli kısmı olmaktadır. Kireçtaşının yakılması kademesinde açığa çıkan karbondioksidin mîktanna eşit miktardaki C0 2 reaksiyona ilave edilir. Genellikle kullanılan C 0 2 bir güç fabrikasından agğa çıkan yanmış gazlann bir reaktörde toplanmasıyla elde edilir. Ancak, gazlar toplanmadan önce bir yıkama işleminden geçirilmesi gerekmektedir. Su fazında C0 2 kab Ca(0H) ile reaksiyona girerek çöktürülmüş kalsiyum karbonat elde edilir. Endüstriyel olarak kullanılan çöktürülmüş kalsiyum karbonata kab olarak taşımak ve kullanabilmek için içersinde %40 kadar C0 2 gazı bulundurması gerekmektedir. Bu da mümkün olmadığı için çöktürülmüş kalsiyum karbonat kata içeriği değişik sulu çözeltiler şeklinde satalır(Imppola 2000).
çöktürülmüş kalsiyum karbonat içersinde aragonit kristal yapısındaki partiküllerin varlığı lif yüzeyini iyi kapatması nedeniyle kağıt kuşelemede istenmektedir. Basılı ve basılmamış alanlar arasında yüksek kontrast oluşturması nedeniyle yüksek kağıt parlaklığının önemi büyüktür. Kalsiyum karbonat kaolin ve talktan daha yüksek parlaklığa sahiptir. Fakat, kireçtaşında bulunan safsızlıklar parlaklığı azalbr. Ancak, çöktürülmüş kalsiyum karbonat üreb'minde uygulanan işlemler bu safsızlıklan giderdiği için daha fazla tercih edilmektedir. Aşağıda Tablo 4.10'da doğal kalsiyum karbonat, çöktürülmüş kalsiyum karbonat, kaolin ve talkın bazı önemli özellikleri karşılaştırma amacıyla veriImişta"r(ImppoIa 2000).
129
Tablo 4.10. Önemli kuşeleme pigmentlerinin fiziksel özellikleri. Özellikler Kaolin Talk Doğal Çöktürül.
CaC0 3 CaC0 3
ISO parlaklığı(%) 86 8S 93 95 %90<(um) 3.0 6.0 2.0 0.8-3.0 Ort. part boyutu(um) 0.7 2.0 0.8 0.4-2.0 Yüzey alanı(m2/g) 6 5.0 11 4-11 Özgül ağırlık(g/cm3) 2.65 2.71 2.71 2.71-2.83 Kınlma İndisi 1.55-1.57 1.55-1.60 1.49-1.66 1.49-1.67
Pigment sulu çözeltisinin .katı içeriği mümkün olduğunca yüksek seçilir. Bu, hem taşıma giderlerini erYara çekme bakımından hem de yüksek katı içerikli kuşelemenin sağlayacağı imkanlardan yararlanma bakımından önemlidir. Burada ulaşılabilecek en yüksek kab içeriğini çözeltinin viskozitesi belirlemektedir. Pigment sulu çözeltisinin viskozitesini çöktürülmüş kalsiyum karbonat parb'küllerinin boyutu, boyut dağılımı, spesifik yüzey alanı, yüzey kimyası ve partiküi şekli etkilemektedir. Eğer, pigmentin partiküi boyutu büyük, parükül şekli kaba ve boyut dağılımı geniş bir aralıksa bu tür karışımlar yüksek kab içeriğinde dahi düşük viskozite verecektir. Aksi durumun geçerli olduğu kanşımlann viskozitesi düşük kab içeriğinde de yüksek olacaktır. Çöktürülmüş kalsiyum karbonat kuşeleme pigmentleri % 7 1 -75 kab içeriğinde üretilirken doğal kalsiyum karbonatlar %74-78, kaolin de %67-72 kab içeriğinde hazırlanırlar.
Kuseleme pigmentinin partiküi boyutu, kağıt yüzey düzgünlüğünü, mürekkep emîciiiğlni ve parlaklığını etkilemektedir, üü bedenle Çöktürülmüş kalsiyum karbonat eldesinin çöktürme kademesinde parükül boyutu kontrol edilerek üretime son verilir. Oysa, geleneksel kuseleme plgmenüeri ya sınıflandırma ya da ögîit-mp Hp hnynt dağılımının ayarlanmasına çalışılır. Çöktürülmüş kalsiyum karbonat kngplpmp kanşımlannın hazırlanmasında dogai kalsiyum karbonat gibi özellik gösterir. Kuşeleme kanşımlannın pH ' i kalsiyum karbonabn tamponlama etkisi nedeniyle 8'ln üzerinde tutulur.
Çöktürülmüş kalsiyum karbonat; içeren kuşeleme kanşımlannın akış özellikleri doğal kalsiyum karbonata benzer şekilde parükül boyutuna bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Aynca, çöktürülmüş kalsiyum karbonatia kağıt kuşelemenin ana yararlan; yüksek parlaklık, yüksek ışık yansıtma, yüksek opaklık, iyi tif kapatma, iyi basılabiiirlik ve düşük su tutma eğilimi olarak özeUenebi!mektedİr(Imppola 2000).
4.2.4.3.3. Titanyum Dioksit
Kağıt endüstrisinde titanyum pigmentleri terimi ticari olarak uygun bulunan ve kalitelerine göre sınıflandınlan titanyum dioksit pigmentlerini
130
ifade etmek ig*n kullanılır. İnce tane çapma sahip bu pigmentier oldukça yüksek beyazlıkta olup kağıt endüstrisinde kullanılan pigmentier içerisinde en yüksek kınlma İndisine sahip pigment Özelliğindedlr. Bu özellikleri ile düşük konsantrasyonlardaki kullanımlan bile kağıda çok yüksek parlaklık ve opaklık kazandırmak için yeterli kabul edilmektedir.
Titanyum elementi 1791 yılında William Giegor adında bir kişi tarafından, İngiltere'nin Cornwall şehri yakınındaki kumsalda keşfedilmiştir. W. Glegorln önerisi ile bu mineral '"mecannlte" olarak adlandırmıştır. Bundan kısa bir süre sonra,179S yılında Macaristan'da bu element M.H. Klaporth tarafından diğer maden filizi kaynaklanndan izole edilmiş ve "Titan" olarak adlandınlmışbr. Sonraki yıllarda bu elementin kimyası üzerindeki çalışmalann çoğu hidroliz reaksiyonlan üzerine olmuştur. Bu yüzyılın başlannda bazı titanyum mineralleri fizyon yöntemiyle çelik yapımında katkı maddesi olarak kullanılabilen ferrotik eldesi için işleme tabi tutulmuştur.
T50 2 'in yüksek kınlma indisi nedeniyle kullanılması üzerine ilk girişimlerden biri, 1908 yılında A J . Rossi'nin saf olmayan oxld İle yağı kanşbrması sonucu, yüksek opaklık derecesindeki filmin gözlemlenmesi ile gerçekleştirilmiştir. Bu pigmentin ticari olarak işlenebiliriiğinin geliştirilmesi amacıyla değişik çalışmalar devam etmiştir..ABD'de bir grup bilim adamı, bu pigmentin opaklık özelliğinin yüksekliğini ortaya gkarmış ve bu ürünün ticari eldesi amacıyla çeşitli üretim aşamalannı belirlemiştir.
Ticari üretim 1. Dünya Savaşından hemen sonra, özellikle 1920lerde Atlas Okyanusunun her iki tarafında tesis edilmeye başlanmış olup başlangıç ürünleri düşük kınlma indisine sahip kalsiyum sülfat, baryum sülfat veya silis gibi ürünlerle titanyum dioksit pigmentierinin kompozitieri olarak genişlemiştir. 1930'lu yıllarda pazar için önerilen İlk yüksek saflıktaki T i 0 2
ürünü anatase kristal formu olmuştur. Bu kristal form sülfat işlemiyle ayncalıklı olarak üretilmiştir ve bu ilk imalat yöntemi olmuştur.
Özellikle boyama İşlemlerindeki performans yetersizlikleri ve eksikliklerin üstesinden gelmek İçin anatase Ti0 21erin yüzey modîfikasyonian yapılmıştır. Modifiye edilmiş formlann harici dayanıklılığını geliştiren antimon veya kromositier gibi ilave maddelerle beraber kullanımı beyazlığı düşürmüştür. Bu çatışmalar 19301u yıllar boyunca devam etmiş ve Tî0 2 rutile formu 19401ann başlannda piyasaya sunulmuştur. Rutile kristal formu arzusu, sadece onun birçok sistemdeki stabilizasyonu artırdığından değil, aynı zamanda yüksek opaklık özelliğine sahip olması nedeni ile de tercih edilmiştir.
2. Dünya savaşı rutile Ti0 2 1n piyasaya takdimi ve bu pigmentlerin genel gelişmesini yavaşlatmışlar. 1945 yılından bu yana Ti0 21n gelişimi ve beyaz pigment ticaretindeki baskınlığı, sadece hadm olarak büyük ölçüde gelişmesinden değil, aynı zamanda birçok gelişmiş ülkedeki işletme sayısının
131
artışından da kaynaklanmaktadır. 1945'te dünya T i 0 2 ihtiyacının büyük bir kısmı A.B.D.'deki işletmelerden sağlanmışbr. Şu anda dünyadaki Tİ0 2
pigment üretim kapasitesi 2 milyon tonu geçmiştir. T i 0 2 pigmentleri, beyazlık ve opaklığın birincil dereceden arzu edildiği uygulamalarda kullanılan başlıca pigmenttir.
Sınıflandırmalar ve Önemli Karakteristikleri
T i 0 2 pigmentleri kristal yapılanna göre iki gruba aynlırlar; anatase ve rutile T i 0 2 pigmentleri. Daha çok kağıt ve kağıt kuşeleme sistemlerinde kullanılan anatase formu, su içinde çok kolay dağılabîlen yüksek titanyum dioksit içerikli pigmentierdlr.
Torbalanmış kuru ürünler olarak piyasaya satışa arz edilen Ti0 21ere ilave olarak, pigment üreticilerinin büyük çoğunluğu su içerisinde %20Hk kati madde bulunacak şekildeki çözeltiler halinde anatase titanyum dioksiti piyasaya sunmuşlardır. Bu çözelti halindeki ürünler geniş çapta kağıt endüstrileri tarafından kabul gördüler. Çünkü torbalanmış kuşe ürünlerinde sıkça rastlanan dağılma problemlerini ve işçilik masraflannı bu ürünler oldukça düşürmüştür.
Rutile tipi titanyum dioksît pigmentleri genellikle modifiye yüzeylidirler. Genellikle sıvama sisteminde iki çeşit rutile titanyum dioksit bulunur. Bir çeşidi genellikle karton üretiminde kullanılan ve yüzeyleri yüksek dereceklerde sulu okside uğrablmış titanyum diokslttir. İkincisi ise özellikle yüksek parlaklık derecesindeki kağıt kuşeleme sistemlerinde özel olarak kullanılan enomel-tipi titanyum dioksit pigmentidir. Son zamanlarda her iki tip rutile titanyum dioksit pigmentleri yüksek kab konsantrasyonuna uygun bir şekilde hazırianabilmektedir.
Üretim Metotları: Titanyum tabiatta bulunan elementler arasında bolluğu bakımından 9.sırayı almasına rağmen yüksek saflıkta yataklar pek fazla bulunmamaktadır. Esas mineraller olarak rutile küçük miktarlarda demir, başka metal oksitleri içeren % 9 0 titanyum dioksit bileşlmindedir. İlmenit yapısındaki TİO^ %4Q-60 demir içeriğindeki Tİ0 2 oranı düşük bir bileşik yapısındadır. Mineral rutile genellikle sahil kumu tortulannda bulunur. İlmenit ise hem sahil kumu hem de masif kaya tortulanndan genellikle demir filizleri, manyezit veya hemonite gibi minerallerle birlikte bulunur. Sahil kumu tortulan büyük bir olasılıkla kaya tortulannın açık hava şartianna bırakılması ve ardından da parçalann su İle ırmaklardan taşınarak deltalarda tortulaşmasıyla oluşmaktadır. Avustralya en önemli rutile—filiz üreticisidir. Fakat, geniş ilmenite tortulan da bu ülkede bulunmaktadır. Büyük ilmenite kaynaklannın; Hindistan, Rusya, Norveç, Malezya, Finlandiya, Kanada, Brezilya ve A.B.D'de olduğu blIinmektedir(McGinnis 1984). Bugün titanyum dioksit üretiminin 2/3'ü Kuzey Amerika ve Bah Avrupa'da gerçekleştirilmektedir(Alatalo and Heikkilâ 2000).
132
Mineral hazırlama işleminde başka minerallerden titanyumun filizlerinin aynlması ilk işlemi oluşturur. Titanyum konsantrasyonunun yükseltilmesi kum filtrelerinin manyetik alan etkisinde bırakılmasıyla gerçekleştiritir. Bu işlem için önce titanyum içerikli cevherin alanda açığa çıkanirnası gerekmektedir. Kaya tortulan temelde taş ocağından çıkanlır. Delikler delinîr ve maden filizi yüzeyi patlatılır, materyal fabrikaya nakledilir ve mlnerai hazırlamada önce materyal öğütülür. Kum tortulan genellikle insan yapımı götlerden yüzen taraklar vasıtasıyla dip kısımdan minerallerin emilmesi şeklinde çıkanlır. Bu işlemde büyük kısmı silisten oluşan akıntı gölün çıkarma yapılmayan yerine doldurulur.
Titanyum dioksit pigment eldesl iki yöntemle yapılmaktadır. Bunlar sülfat ve klorit yöntemleridir. Sülfat yöntemiyle yapılan titanyum dioksit üretimi eski bir yöntem olmasına rağmen ve dünya çapında yaygın olarak kullanılmaktadır(McGinnis 1984, Alatalo and Heikkilâ 2000).
Sülfat Yöntemi İle Titanyum Dioksit Üretimi
Dünya ihtiyacının büyük kısmı sülfat yöntemiyle sağlanmaktadır. Buna rağmen, ABD'de büyük miktarda titanyum dioksit, klorit yöntemi ite üretilmektedir. A.B.D'de son birkaç yılda tüm yeni ve kurulmakla olan üniteler klorit yöntemi ile çalıştınlmışbr. Son günlere kadar rutile titanyum dioksitJerin bazdan ile anatase titanyum dioksitterin tümü sülfat yöntemi ile üretilmektedir.
Sülfat yöntemiyle T i 0 2 pigmentlerin işlenmesi; ince dağıtılmış ilmenite cevherinin oluşturduğu sulu süspansiyon ile sülfürik asidin reaksiyonu sonucu çözünebilen demir ve titanyum sülfat içerikli çözeltilerin reaksiyonunu içermektedir. Bu bileşikler demir sülfabn tamamını demir oksit şekline indirgeyen metalik demirlerin bulunduğu seyrettik sülfürik asit içerisinde çözünürler. Bu arada, titanyumun küçük mikrarlan da çözünebilen demirin indirgenmesini devam ettirmek için +3 değerliğe indirgenir. Reaksiyona girmemiş filizler ve çözünmeyenler, metalleri temizleme ve ardından gelen filtre işlemi ile belirtilen maddelerin uzaklaşbnlması sağlanır. Demirin sülfürik asit çözeltisi ve titanyum, buharlaşbrma ile yüksek konsantrasyontu hale getirilir ve ardından soğutularak demir sülfat şeklinde çöktürülerek uzaklaşbnlır. Kalan çözelti ısıtılarak çözünen titanyum hidrolize edilir ve bu amorf sulu titanyum olarak çökeltilir. Bu çamurlu çözelti, çöketen titanyumlann geri kazanılması için filtre edilir ve adsorplanmış metalik iyonlann (demir, krom gibi) uzaklaşbnlması ve ana sıvının yerine koyulabilmesi için yıkanır. Yüksek parlaklığın sağlanması için kirliliklerin kesinlikle uzaklaşbnlması gerekmektedir.
Hidroliz adımının kontrolü, son ürün kalitesi açısından çok önemlidir. Çünkü çökelmedeki şartlar, sonuç pigment ürününün kristal yapısını
133
belirleyecektir. Eğer, rutile T î0 2 son ürün olarak arzu edilir ise hidrolizden önce çözelti hidroliz ürününü sağlamak için tam doğru bir şekilde hazırlanmış rutile kristalleri ile muamele edilir. Sülfat üretim yöntemindeki yıkanmış sulu titanyum oksitin kalsînasyonu çok önemlidir. Bu bölümün sonunda tartışılacağı gibi Tİ0 2 kristallerinin ortalama partikül boyutu ve partikü! boyut dağılımı hem anatase hem de rutile T i 0 2 pigmentlerinin maksimum ışık-dağılım potansiyeline erişmesinde oldukça önemlidir. 800-100Q°C sıcaklıktaki döner fınnîarda yapılan kalsinasyon kademesinde temelde amorf sulu oksit çökeleği olan oldukça küçük pigment boyurjannın büyüyerek uygun boyutlardaki kristal formlan meydana getirir. Kalsinasyon oluşumu sırasında su ve sülfürik asit buharlaşır ve 0,25 pm boyutiannda kristal pigment yapı oluşur. Uzun kalsinasyon devresi sonunda, bu yöntemden daha ziyade klorit yöntemi ile geniş partikül boyut dağılımı sağlanır. En son kademeyi takiben, kristal yapının fınndan tahliyesi gerçekleştirilir. Kristal titanyum dioksit ürünü, imal edilen pigmentin kalitesine bağlı olarak değişik işlemlerden geçirilir. Titanyum dioksit üretiminin tamamlanması bir çok kademeyi içine alacak şekilde bir uygulamayı gerektirir. Bu işlemleri takiben ürün nakliye için tahliye edilir. Bazı durumlarda elde edilen ürün, su ile kanşbnlarak fabrika da yaş olarak işlenir. Büyük boyutlu partiküllert uzaklaştırmak için sınıflandırmaya tabi tutulur.
Sınıflandınlmış titanyum dioksit kristalleri sulu silikat ve alümînat çökelekleri ile yüzey modifikasyonlan yapılır ve devam eden yüzey muamelesi reaksiyonlan ile ürünler çökettillr. Daha sonra elde edilen çözünebilir nitelikteki tuzlar fütrasyon ile uzaklaştinr. Bu işlemden sonra ise filtreden agğa çıkan kalıplar kurutulur ve bir öğütme işlemine tabi tutuiur(McGinnls 1984).
Klorit yöntemi sadece rutile tipi titanyum dioksit pigmenti elde etmek için kullanılır. Fakat, hammaddedeki titanyum dioksit içeriği sülfat yönteminden daha yüksek olmayı gerektirir. Klorit yönteminde karbon içeren bir materyalin mevcut olduğu gaz halindeki klor ile titanyum filizi 900-1700°Cda reaksiyona sokulur. Bu işlem sırasında titanyum tetraklorür, demir klorür ve diğer metalik yapılann kiorürleri oluşur. Bu arada metal klorürler özel koşullarda soğutularak titanyum tetraklorürün aynlması -sağlanır. Ardından, kısmen saflaştınimış titanyum tetraklorür, fraksiyonlu bir destilasyonuna ve kimyasal muameleye uğratılarak silikat tetraklorür gibi düşük kaynama noktasına sahip bileşiklerden aynlır. Safiaştanlmış titanyum tetraklorür son ürünün bazı özelliklerini İyileştirmek için 1000°C da oksijenle kanştinlır. Soğutulan reaksiyon ürünleri içinde titanyum dioksit kristalleri ve klor bulunmaktadır. Klor geri kazanılır ve alüminyum klorür gibi ilave kimyasallarla oksidasyon tekniği kristal boyutunu ve boyut dağılımın etkilemektedir. Titanyum dioksit pigmenti, bitirme işlemlerine uğratıldıktan sonra sahsa sunuîur(Alatalo and Heikkilâ 2000).
Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri: Titanyum dioksit kristalleri üç
134
farklı formda bulunurlar. Bunlar; anatase, brookite ve rubledir . Bu üç form aynı kimyasal formüle sahiptir. Anatase ve rutile formlan tetragonal yapıda iken brookite ortorombik kristal yapıdadır. Tüm üç formun tabii olarak ve laboratuar şartiannda hazırlanması mümkünse de sadece anatase ve rutile formlanna ticari pigmentler olarak ilgi duyulmaktadır. Rutile yapısının daha kompleks ve atomlann sıraianmalannın daha yoğun olduğu açıkbr. Aynca, rutilenin özgül ağırlığı: 4,2, anatasenin özgül ağırlığı: 3,9'dur. Rutile yapısındaki birim yapıda ışık hem titanyum hem de oksijen atomlanna daha fazla rastlamakta ve bu ışıklar etkileşime uğrayarak yavaşlamaktadır. Bu durum, anatase kristallerindeki yansıma indeksinin rubleden daha yüksek olması sonucunu vermektedir. Kmlma indeks değerleri anatase ig'n 2,5 ve rutile için 2,7'dir ve bu değerlerin çoğu hesaplamalarda kullanılır. Karbon, demir, krom, vanadyum gibi İyonlar titanyum dioksit pigmentlerinin beyazlığını ve parlaklığını ciddi şekilde düşürür. Pigment ürününün oldukça reflektif ve yüksek kınlma indisine sahip olmasına rağmen partikül boyutlan ve optik olarak etkili boyutunun dağılımı optimize edilemediği taktirde maksimum ışık dağıbm özelliği sağlanamaz.
İşleme, Depolama ve Kanştırma:Titanyum dioksit pigmentleri imalat edildiği yerden tüketici alanına kuru veya suiu şekilde nakliye edilmektedir. Kuru titanyum dioksitler, bir tonluk paketlerle taşınmaktadır. Kuru titanyum dioksit pigmentleri, kuşeteme sisteminde maksimum optik performans sağlamak için sıvı içinde dağıtılır ve partiküller küçük parçalara indirgenirler. Titanyum dioksitin su içindeki çözeltisi kağıt fabrikasında kullanılmak üzere tamamen dağıtılır. Titanyum dioksit sulu çözeltisinin hazırlanmasında ilk dikkate alınması gereken, pigmentlerin dağılım isteğidir. Titanyum dioksit imalatçılan kağıt üreticileri için en uygun dağıtma tekniklerini ve şartlan ile ilgili bilgileri rehber şeklinde verirler.
Fabrikadaki ekipmanlarla hazırlanan dispersiyonun kalitesini değerlendirmek için kullanışlı tekniklerden biri, örneğin 100-200 ve 325 meshlik eleklerden geçirilmesini İçerir. Geriye kalan kab miktan, yapışkan maddelerden temizlemek için yıkanır, kurutulur ve tartılır. Genellikle, çok düşük seviyedeki kalınti kumlar hem ticari sulu kanşımlarda hem de kağıt fabrikasındaki kuru titanyum dtoksitten hazırlanmış sulu-kanşımlarda belli elek boyutiannda bulunurlar. Kağıt veya karton kuşeteme sistemlerinin reolojîk özellikleri titanyum dioksit gibi küçük bileşenlerden ziyade geniş ölçüde kuşeleme sistemindeki büyük bileşenlerden etkilenirler.
Optik Özellikler: T i0 2 'n in optik özellikleri bu pigmentin opaklık ve parlaklık gibi özellikleriyle karakterlze edilir. Su faktörlerden bazılan, kuşeleme formülü, uygulanan kuşe ağırlığı ve optik özelliklerinin kanşımıyla ortaya çıkar. Yüksek kınlma indisine sahip olması yanında titanyum dioksit pigment opaklığını ve kuşeteme renginin ve kuşe uygulaması, bitmiş sayfanın parlaklığını artınr. Kuşeleme sisteminde titanyum dioksit miktannın artmasıyla yükselen kuşelenmiş* kağıt veya kartonun opaklık ve parlaklığı
135
yukarıda değişkenlere bağlı olarak gelişir. Bu sebepten dolayı titanyum dioksitin hangi koşullar albnda istenen seviyedeki opaklık ve parlaklığı kazandırabileceğini tespit etmek oldukça zor bir olaydır. Son yıllarda, kuşeleme sistemindeki parametrelerin yardımı ile kuşeleme, kağıt ve kartonlann optik özelliklerinin önceden tahmini için birçok yöntem geliştirilmiştir (McGinnls 1984).
Bir kağıt kuşeleme pigmenti olarak titanyum diokside optik üstünlük sağlayan ana özelikleri şunlardır(Alatalo and Heikkila 2000).
1. Yüksek kırılma İndisi, 2. Optimal kristal boyutu ve dağılımı, 3. Görünür ışık bölgesinde yüksek ışık yansıtma.
Kağıt kuşelemede titanyum dioksitin konsantrasyonu son kullanma yerine bağlı olarak %0 ile %25-30 ağırlığı arasında değişim gösterir. Karton kuşelemede de benzer kullanım miktarı ile karşılaşılır; eğer kartonun parlaklığı biraz yüksekse sınırlı miktarda titanyum dioksit kullanılır. Ağartılmış krafbn kuşelenmesinde, titanyum dioksit konsantrasyonu dolgu maddelerinin ağırlıkça %401ık kısmını teşkil edecek şekilde ayarlanır. Titanyum dioksit bileşeni nedeniyle aşındıncılık yönünden teste tabi tutulmayı gerektirir. Bu kaygı sadece sertliğinden ileri gelmemektedir, aynı zamanda pigmentin disperse olma derecesine bağlı olarak ve partikül boyutundan da etkilenerek ortaya çıkmaktadır. Titanyum dioksit pigmentinin aşındıncılık özelliğini belirlemek amacıyla Valley testi geliştirilmiştir. Valley testi aletinde yapılan ölçümlere göre titanyum dioksit pigmentinin aşınma sonuçlan 10-50 mg ağırlık kaybı aralığında kalmaktadır. Yapıştırma istekleri çoğunlukla kullanılan titanyum dioksit pigmentlerinin bağlayıcı İsteği kuşeleme sisteminde kullanılan yüksek partikül boyutlu kaolininkiyle aynıdır. Bağlayıcı İsteği genellikle çökelmiş CaC0 3 ve kuşeleme kanşım sisteminde kullanılan ince partikül boyutlu dağıbcılara göre oldukça düşük seviyededir.
4.2.4.3.4. B a r y u m Sülfat (B lanc Fixe)
Baryum Sülfat ya saf ya da diğer renksiz kristallerle birlikte boyalarda ve kağıt kuşelemelerinde beyaz bîr pigment olarak kullanılır. Baryum sülfatin kağıt kuşelemede kullanımı gerçekte fotoğraf kağıtlan alanında toplanmıştır. Burada, baryum sülfatın yüksek fiyabna rağmen aranan, tercih edilen bir pigment olduğunu belirtmek gerekmektedir. Baryum sülfatın saflığı ve kimyasal olarak inertliği, fotoğraf emülsiyonlannda kullanılmasına ve hiçbir arzu edilmeyen reaksiyon oluşmaksızın işlenebilmesine izin verir.
Baryum sülfabn mineral şekline ' "bar i t " adı verilir. Barit, dünyanın bir çok yerinde yataklar halinde bulunur. Baryum kimyasallannm elde edildiği ana hammaddedir. Barit, öğütülüp, ağartılıp ve ağır kirlilik oluşturan metal bileşiklerinden ayırmak için muamele edildiğinde çinkosülfit ve T i 0 2 gibi daha büyük yüzey kapatıcı pigmentlerin beyazlığını artına bir kimyasal madde ve
136
dağıba bîr pigment olarak kullanılır. Maksimum beyazlık ve saflık gerektiğinde Blanc Fixe seçilir. Blanc Fixe veya barit, baryum ve sülfat iyonlannı içeren kanşım halindeki çözeltilerin çöktürülmesiyle elde edilen baryum sülfata verilen isimdir.
Kaynak ve Üretim Yöntemleri:Barit(BaS04) baryum bileşiklerinin ana kaynağını oluşturur. Baritin yaklaşık %'ü parçalama ve öğütmeden sonra petrol ve gaz delgi çamurunda katkı maddesi olarak kullanılır. Geriye kalan barit ise cam, seramik, plastik, boya ve kauçuk endüstrileri ile baryum kimyasallannm kaynağı olarak değerlendirilmektedir. Bir mineralin boya, kauçuk ve plastiklerde kullanımı için beyaz bir pigment olan baritin öğütülmesi, magnetik olarak kirlilik oluşturan demir bileşiklerinden aynlması, sülfürik asitte pişirilmesi, yıkama, kurutma, yeniden öğütme ve sınıflandırması yoluyla üretilir. Böyle bir pigment, boyalann bileşiminin ve yüzey kapatma özelliğinin modifiye edilmesinde faydalı özelliklere sahiptir. Baryum sülfatın tercih edilen şekli blanc fixe olup bu seçimde partikül boyutunun inceliği ve kimyasal saflık önemlidir. Bu değerlendirme fotoğraf kağıtiannın üretimi için gerçekçi bir değerlendirmedir. Barit, finnda kavrularak ve kömürle kanştınlarak, çözünen sulfite İndirgenir. Baryum sülfît kalıntı karbon ve diğer çözünmeyen maddelerden sıcak suyla süzülerek aynlır. Daha sonra, bu çözelti ticarette kullanılan baryum bileşiklerine dönüştürmek üzere değişik şekillerde reaksiyona sokulur. Bu çözelti direkt olarak blanc fixe'i oluşturmak İçin bir sülfatla reaksiyona sokulabilir.»
Fotoğrafçılık amacıyla kağıt üretiminde en yaygın, tercih edilen uygulama, özellikte sülfürü ayırmak İçin kloru ya kükürtle ya da karbonatla reaksiyona sokmaktır. Fotoğraf kağıdı üretiminde kullanılan blanc fixe çok defa basit bir kimyasal reaksiyon mekanizmasından faydalanılarak elde edilir. Blanc fixe eldesinde bir çok yol vardır. Bu yöntemlerin bîr çoğu üreticiler tarafından kullanılmakta olup bu üretim sırasında partikül boyutunun kesin kontrolü gereklidir. Arzu edilen kalitede bir blanc fixe elde edebilmek için sıcaklık, süre ve çökeltme koşullannın kontrolü çok önemlidir. Bu reaksiyonun hemen hemen hepsinde bileşenlerin tümünün çok yüksek saflığa sahip olması gereklidir. Çünkü, gümüş klorür direkt olarak blanc fixe'In üzerini kapladığında metaller, sülfürler, sülfitier gibi kirlilik oluşturan maddelerin eser miktan bile kuşelemeyi bozabilir. Aynı zamanda, çözünebilen demirin çok küçük miktan blanc fixel renklendirmeye meyleder.
Saflık isteğinin öneminin sebebi korozyona dayanıklı ekipman gerektirmesidir. Bu amaçla, paslanmaz çelik ve cam kullanılabilir. Son zamanlarda, geliştirilen bazı plastikler taşıma banılan ve yıkama İsterine çok başarılı bir şekilde adapte edilmiştir. Uygun partikül boyutu verecek şekilde sıcaklık, çökeltme derecesi, pH, bileşenlerin konsantrasyonu gibi çökeltme yöntemi değişkenlerinin her fabrika için özel olarak seçilmesi gereklidir. Çökeltme süresince sülfat lyonlan fazlası bulundurmak önemlidir. Baryum
137
sülfat çok j-Jüdü İyon adsorbe etmeye meyleder ve bu nedenle de onlan yıkamak çok zordur(Hanley et al . 1984).
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: Fotoğraf kağıdında kullanmak amacıyla üretilen baryum sülfat tam beyaz bir maddenin sahip olduğu tüm kriterleri sağlamalıdır. Beyaz bir madde aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır.
1. Işığın görünen dalga boylannda ışığı absorplamamalıdır, 2. Optik olarak birbirine benzemeyen materyaller arasında daha büyük
sayıda ara yüzey sağlayacak şekilde küçük pigment tane boyutuna sahip olmalıdır.
3. Bileşenler arasında büyük bir kınima indeksi farkına sahip olmalıdır. 4. Yeterli derecede kalın bir tabaka oluşturarak gelen ışığın tamamını
yansıtmalıdır.
Pigment/yapışbncı oranı yaygın şekilde ağırlık üzerinden 7/1-15/1 olarak seçilir. Bu seçimi, kalenderlenebilme, mürekkep emidliği, kınlganlık, esneklik gibi özellikler belirler.
Analitik Yöntemler: Blanc fixe, fotoğraf kağıöannda kullanım için mümkün olan en yüksek saflığa sahip olmalıdır. Kuşeleme kanşımı İçinde bulanıklık oluşturan maddeler bulunmamalıdır. Aynca, kalınb sülfat gibi bazı lyoniar blanc fixein dağıblmasını engeller . Bu nedenle, viskozite de aşın şekilde yükselir. Ürün kalitesini etkileyen seçilmiş fiziksel özellikler ve kimyasal saflık her blanc fixe kanşımı hazırlama da dikkate alınarak çalışılmalıdır. Bu restlerin bir çoğu aşağıda tarbşılmışbr.
1- Rutubet % si: Blanc Fixein rutubet yüzdesi gravimetrik olarak sulu çamur örneğinin 105-110°C'deki sıcak havada bir saat süreyle kurutulmasıyla belirlenir. Geride %1 kadar su kalmasına rağmen bu metot, daha sonraki analizlerde kullanım için yeterli olan bir rutubet içeriğini verir.
2-Tbplam Kalıntı S0 4 : Bir blanc Axeln sulu örneği aşın aseöllendlrilmîş 0,05 M baryum kromatla ısıtılır. Baryum iyonlan baryum sülfat oluşturmak için kalıntı sülfatla reaksiyona girer. Geri kalan baryum iyonu amonyum hidroksitle çözünmez, baryum kromata dönüştürülür. Filtreden sonra, bu aşırı kromat 0,01 N sodyum tiyosülfat ve nişasta indikatörü kullanılarak iyodiometrik olarak belirlenir.
3- Sedîmantasyon Yöntemi: 12,5 gr kuru blanc fixe örneği su ile örnek 250 miye seyreltilir, kuvvetlice çalkalanır ve dereceli 250 ml'lik bir mezür içinde çökelmeye bırakılır. 10 dakika sonra seyrelb'k sıvının hacmi kaydedilir. Çünkü ilk 10 dakikalık süre serbest yerçekimi ile yerleşme süresi olup bu test çökelen boyutun kabaca belirlemesini verir.
138
4- PartJküI Boyutu: Blanc Fixeln bilinen bir miktan suya ilave edildikten sonra daha fazla miktardaki boyayla çalkaiamayla kanşbnlır. Sedimantasyondan sonra kab tarafından absorplanmamış kalınb boyalar 550 nm olan spektrofotometrik olarak ölçülür. Yüzeye absorplanan bir monomoleküler tabakanın toplanması, küresel olarak partiküllerin üzerine alınması, ortalama çaplan kuru blanc fixeln oranı başına absorplanan boyanın mlktanndan hesaplanır.
5- KaIınb BaC0 3 : Seyreltik blanc fixeln örneği, blanc fixeln tarafından absorplanabilen herhangi bir sülfürik asidi ayırmak için bir indikatör olarak fenol fitalein kullanılarak 0,01 M sodyum hidroksltie nötrleşb'rillr. Burada aşın saf 0,01 M HCI İlave edilir ve kullanılmamış asit 0,01 M NaOH ile titre edilir. İlave edilen asidin miliekivalenb" İle kullanılmadan kalan asidi titre etmek için gerekli olan alkali arasındaki fark hesaplanır ve kalınb baryum karbonata çevrilir.
6- îndirgenebîlir Kükürt: SüIfirJer, tiyosülfitier ve tetratiyonarJar gibi indirgenebilir kükürt İçeren bileşikler bu yöntemle ortaya çıkanlabiiir, fakat sülfat iyonlan belirienemez. Sülfür bileşikleri çinko ve hidroklorik asidin reaksiyonundan elde edilen hidrojenle hidrojen sülfüre İndirgenir. Hidrojen sülfür amonyum hidrokslt-ıslak kurşun asetat kağıdında bir kurşun lekesi oluşturmak üzere toplanır. Lekelerin yoğunluğu, bileşimi kükürt çözeltilerinden hazırlanan bir seri standart lekelerle karşılaşbnlır.
7- Organîk Kirlenmenin Miktarı: Kuru blanc fixeln örneği konsantre sülfürik asitle 2 saat ısıtılır. Örnekte mevcut organikler 0.04 M potasyum permanganatla ağartılarak kahverengi bir renge dönüştürülür. Burada, gerekli olan permanganabn miktan kaydedilir. Azalan sülfürik asit çıkanldıktan sonra organik kirlenmenin miktan lOOgr kuru blanc fixe başına 0.02M potasyum permanganabn mililitre miktan olarak hesaplanır.
8- Topiam Demir: 6M Hü ile blanc fixe ısıtıldığında çözünen demir, %101uk hidroksiamin hidroklorit çözelb'siyle demir iyonlanna indirgenir. %401ık sodyum asetatla tamponiandıktan sonra demir iyonlan %0.1 ortofenantrolinle kompleksleştjrilir. Renklendirilmiş komplekslerin yoğunluğu 515um olan spektrometrik olarak ölçülür. Böylece, ppm olarak demir spektrofotometrik ölçümle belirlenebilir.
Baryumun Çevresel Etkileri: Baryum tuzlan; dva, kadmiyum çinko ve arsenik tuzlanndan daha toksikh'r. Baryum aynı zamanda kalp kasının bir uyanası olarak görülmektedir ve kan basmanda ortaya çıkan bir artışla kan damannı büzer. Baryum sülfabn absorpsiyonu insanlarda karadğerin kitle oluşumuna çağnşım yapar. Bununla birlikte çalışmalar göstermiştir ki baryum, kalsiyumdan daha hızlı vücuttan ablır. Koagülasyon ve fjltrasyonla yapılan çözünmez sülfatlar olarak baryumun çöktürülmesi baryum abklannın ayniması için kullanılan en yaygın metottur. Sodyum ve
139
demir sülfatlar bu amaçla çöktürücü kimyasal madde olarak yaygın şekilde kullanılır. Baryum sülfabn maksimum çözünürlüğü baryum olarak yaklaşık 1,4 mg/l'dir(Hanley 1984).
4.2.4.3.5. Blanc Satin
Sanat eserleri ve klasiklerin kuşelenmesinde kullanılır. Kireç kaymağı üzerine alüminyum sülfabn etki etürilmeslyle elde edilen bir pigmenttir. Kimyasal bileşimi kesin olmamakla birlikte 3CaO. A l 2 0 3. 3 Ca SO.,. 32 H 2 0 şekilde yazılabilir(Jaussaud et Vallette 1974). 105°C'de suyunu kaybederse kristal yapısı bozulur. Havanın karbon dîoksitinîn etkisine hassas olup CaC0 3 , CaSO*, Al(OH) 3 şeklinde bozulur.
Endüstriyel olarak hazırlamak İçin bir kanştincı içine konsantre kireç sütü konur üzerine 350 g/İlik konsantre alüminyum sülfat çözeltisi ilave edilir ve sıcaklığın 35°C'yi geçmemesi sağlanır. Elde edilen blanc satin hamurunun konsantrasyonu %20-30'dur. Blanc satin kağıda parlaklık, tatil bir dokunma hissi verir. Yapıştincı isteği kaolinin iki katıdır.
4.2.4.3.6. Talk
Günlük konuşmada talk, bir minerali, bir kayaa veya bir tozu ifade etmek amacıyla kullanılır. Talkın birçok farklı tipi kağıt kuşeleme amacıyla kullanılmaktadır. Kağıt endüstrisinde talk kullanımının uzun bir geçmişi vardır. 20. yüzyılın başlannda bir dolgu maddesi olarak talk Fransa, İtalya, İspanya, Finlandiya ve Japonya'da kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, kağıt kuşelemede bir pigment olarak talkın kullanımı 1982 yılında Fransa ve Finlandiya'da endüstriyel olarak kullanılmışbr. Özellikle, hafif kuşeli kağıtlarla offset baskıda kullanılacak kağıtlann kuşelenmesinde kullanılmıştır.
Dünyadaki talk kaynaklan 4 grup altında toplanabilir. Bunlar, esas olarak MgO, S i 0 2 ve C 0 2 bileşenlerinden birinin hidrotermal etkilerle taşınması sonucu değişime uğramasıyla oluşurlar. Doğal durumda talkın farklı özelliklerinden söz edilebilir. Fakat, kuşeleme pigmenti olarak talkın parlaklığı yanında diğer önemli özellikleri mineralojisi ve lamelli yapı göstermesidir. Talkın mineralojik formülü [Mg3(SI4 OmXOHJá olmasına karşın kimyasal bileşimi aşağıda Tablo 4.11'de verildiği şekildedir.
Tablo 4.11. Talk mineralinin kimyasal bileşimi. Kimyasal Bileşen %
MgO S i 0 2
H , 0
31.9 63.4 4.7
Bir talk minerali kalınlığı 0.7 nm olan tabakalardan oluşan tri-oktahedral bir mineraldir. Talk lamelleri birbiri üzerine yerleşmiş bir yapıda
140
bulunup bir ortahedral Mg-OH(brukite) merkez tabakasının her bir yanındaki iki tetrahedrai S i 0 2 tabakalanndan oluşmuştur. Talkın ftidrofobik ve kimyasal olarak inert özelliği her bir lamelin yüzeyindeki S i 0 2 tabakalanndan ileri gelmektedir. Lamellenme dercesl talk mineralinin kristal yapı boyutuna bağlıdır. Kağıtçılıkta kullanılacak talkın üretimi için öze! yöntemler geliştirilmiştir. Bu yöntemler esas olarak yaş ve kuru yöntem olarak ikiye aynlmakta olup esas olarak işlem mineralin ufalblması, mikro yapıya dönüştürülmesi ve son olarak da sulu çözeltisinin hazırlanması evrelerini kapsamaktadır.
Eğer, kuşeleme talkı kuru yöntemle hazırlanırsa, talkı kağıt kuşelemede kullanmadan önce sulu çözeltisinin hazırlanması gerekir. Talk partiküllerinin hidrofobik yapısı ve lamalli şekli nedeniyle talk sulu çözeltisinin hazırlanması kaolin sulu çözeltisinin hazırlanmasından daha fazla gayret harcanmasına neden olur. İyi reolojlk özellik gösteren ve dilatans davranış göstermeyen bîr sulu çözelti hazırlayabilmek için değişik teknolojiler vardır. Bu uygulamalarda değişik üç alternatif üzerinde durulmaktadır. Bunlar:
1. Talk partikülü su ile temasa geldiğinde daha uygun ve daha hızlı ıslanabilmesi için uygun ıslatacı kimyasal maddeler kullanmak gerekir.
2. Partikül çökelmesini önlemek jçin uygun makaslama gücünün sisteme verilmesi gerekir. Kümelenmeyi önlemek için dağıtıcılar kullanılabilir.
3. Havalandırmanın ve partiküllerin ıslanmasının tam olması için uygun kanştırma süresi gereklidir.
İhtiyaç duyulan kimyasal maddelerin tipi ve miktan kullanılan minerale, partiküllerin boyut ve lamelli yapısına bağlı olarak değişmektedir. Genelde, daha yüksek bir klor içeriği daha hidrofillk yüzeylerin varlığı nedeniyle dağıtma karekterisrJiklerini iyileştirir. Böylece, daha düşük miktarda bir dağıtıcı ve ıslatıcı kimyasal maddeye ihtiyaç duyulur. Talkı delamine edilmiş kaolinden ayıran ana özellikler şunlardır:
• Hidrofobik özelliği, « Talk partiküllert İçindeki kristal tabakalan arasındaki düşük
kohezyon kuvveti, • Oldukça düşük sürtünme katsayısı, • Yumuşaklığı, • Büyük partikül çapına rağmen düşük aşındınalığa sahip olmasıdır.
Avrupa'da kuşeleme amacıyla kullanılan talkın parlaklığı 82-88 ISO parlaklığı arasında değişmektedir(Likitalo 2000).
4.2.4.4. Yapıştırıcılar
Kuşe sütünde yapışbna kullanmanın amacı, dolgu maddesini kağıda tespit etmek ve kuşe tabakasının Sendi içinde bağlanbsını sağlamakbr.
141
Kullanılan yapıştınanın mlktan kağıdın baskı özelliklerini etkiler. Yapışbncı miktan arttıkça kağıt yüzeyinin baskı sırasında soyulmaya karşı direnci artar.
Yapışbnalardan nişasta. ucuz çok çeşitli ve kolay kullanılan bir tutkaldır. Nişastanın hazırlanması İçin suda pişirilmesi gerekir. Doğal nişasta düşük konsantrasyonlarda -" bile"-.çok- kıvamlı bit», yapışbncı verdiğinden doğrudan kullanılamaz. Bu nedenteşb'if asitle hidrolizi eşme, dekstrinizasyon, oksidasyon veya bir enzim mevcudiyetinde pişirme yollanndan birisiyle viskozitesi düşürülmelidir. Bu işlemler sonucunda nişastanın polimerizasyon derecesi düşerek viskozitesi azalır ( Jaussaud et Vallette 1974 ). Yüzey yapışbrma konusunda nişasta hakkında yeterli bilgi verildiği için konu burada kısa kesilmiştir.
Kazein doğal bîr protein olup sütte %3 oranında bulunur. Formülü H 2 N-CH r R-CO-NH-CH 2 -R—COOH dır. Esas formülü H 2N-CH 2-R-COOH olan bir amino asit olup kondanzasyon ile yukanda belirtilen bir yapı kazanır. Eskiden çok kullanılmakla birlikte, viskozitesi yüksek olduğundan kuşe sütünün hazırlanması zor ve pahalıdır(Haroid et ai. 1975, Jaussaud et Vallette 1974).
Soya proteini iyi bir yapışbncı olup, yapışhncı %3,5 NaOH veya %10 luk 26 Be (Be=145-145/özgü! ağırlık) amonyak ya da %16'lık boraks içinde çözeitilerek hazırlanır. Hazırlanan sıvama kanşımının reolojlk özellikleri kazeinden daha İyidir, daha kolay uygulanır; ancak, kağıdın beyazlığını biraz azalbr(Olson et a l . 1975) .
Hayvansal yapışbnalardan kemik tutkalı ve deri tutkalı uzun yıllar kuşe kağıt yapımında kullanılmıştan Kuşe sütünün akışkanlık özellikleri iyidir. Ancak, bakterilere karşı hassas ve pahalı olmalan kullanımlannı sınırlar. Son yıllarda, yapay yapıştınalar kullanımlannı azaltmıştır ( Jaussaud et Vallette 1974, HMtchinson et al . 1975).
f Polivinil alkoller kuşelemede kullanılan en iyi yapıştanalardır. Kağıda ç o / iyi parlaklık, baskı özelliği, çok iyi beyazlık ve opaklık verirler. Yağlan geçirmez, ısıya karta dayanıklıdırlar. Jelatin ve kazeinle birlikte kuilanılabîürlerfJezerc et al . 1975 , Colgan et al . 1963).
y^İLateksler
lateks, gerek kuşe kağıt, gerekse kağıt ve karton üretiminde kağıt ve kartonun yüzey özelliklerini ve baskı kabiliyetini iyileştirmek için kullanılır. Kağıdın kuşelenmesi için yapışana olarak stiren-butadien (SBA) ve polivinil asetat (PVAc) lateksleri geniş ölçüde kullanılmaktadır. Lateks, polimerizasyonla elde edilen sentetik bir kauçuk veya bir plastiğin sulu bir emülsiyonu olup genellikle kuşelemede kullanılır ve yapıştırıcı özelliğindedir. Daha bilimsel bir ifadeyle, partikül boyuttan 10 nm (0,01 um) dan 1000 nm
142
(1 um) arasında değişen kolloldal pollmer partiküllerinln sulu veya susuz dispersiyonlan olarak tanımlanabilir.
tekslerîn Üretimi: Lateksier emülsiyon polimerizasyonu ile üretilir, n polimerizasyonu, heterojen bir polimerizasyon yöntemi olup bu
yöntemde serbest radikal ilavesi yapılan üç polimerizasyon reaksiyonu yer alır ki bu reaksiyonlar sürekli fazda gelişen partiküllerin yüzeyinde ve içerisinde oluşur. Monomer ilavesi yöntemine bağlı olarak, yöntem kesintili, yan kesintili bir sistemde veyahut da sürekli emülsiyon polimerizasyonun gerçekleştirildiği bir yöntemle yapılabilir. Kesintili bir sistemde emülsiyon polimerizasyonu üç ayn kademede gerçekleşir. Bunlar;
1. Partikül nükleasyonu periyodu, 2. Sabit monomer konsantrasyon periyodu, 3. Azalan monomer konsantrasyon periyodu(Je! etkisi).
Kağıt Kuşelemede Yapıştırıcı Olarak Kullanılan Latekslerin Genel Özellikleri: Suda dağılabilen polimer partikûllert ışığı yansıttığı için lateksier görünürde beyazdır. Dağıtılan polimerik partiküller tarafından kınlan ışık, polimer partiküller! ve su arasındaki kınlma farkı nedeniyle oiuşur. Burada, ışık kırma etkinliği sadece kınlma indeks farkına bağlı olmamakta aynı zamanda partikül konsantrasyonu ve boyutuna da bağlı olduğu için çok düşük içerikli lateksier oldukça az beyaz görünürler ve çok küçük boyutlu partikül lateksier de yan saydam görünebilir. Diğer taraftan, polimer partiküllerinln boyutu arttıkça açık mavimsi, sanmsı ve kırmızımsı bir renge dönüşür. Monodisperse lateks partiküller! sıralı yapılar oluşturduğu İçin bazen lateksier yanar döner olarak görünür. Bu görünüm özelliklerine ilave olarak lateksier; % kata içeriği, pH, bileşimi, partikül boyutu, saydamlaşma sıcaklığı (Tg), minimum film oluşturma sıcaklığı gibi özelliklerle de karakterize edilir. Kağıt ku'şeleme uygulamalan için yukanda sayılan lateks özelliklerine ilave olarak, kolloldal özellikler (partikül yüzey yükü ve elektrolitik çekiciliği), partikül yüzey karakterizasyonu, yüzey gerilimi, reolojik özellikler, polimerin molekül özellikleri (molekül ağırlığı, dallanma, çapraz bağlanmanın yoğunluğu, % jel ve şişme), lateks filmlerinin mekanik özellikleri (gerilme direnci), termal ve vizkositeye bağlı elastik özellikler, lateks filminin yüzey enerjisi gibi özellikleri içermektedir.
Kağıt Kuşelemede Kullanılan Lateks Tipleri ve ÖzelliklerkGirişte belirtildiği üzere, kağıt kuşeleme lateksleri üç ana gruba aynlır. Bunlar, stiren butadien lateksleri (SB), stiren-n-bütil akrilat (SA) ve polivinil asetat (PVAc) lateksleridir. SB lateksleri, sürenin modifiye edilmiş kopollmeıieridir. Burada, modifiye edilmiş sürenin kopolimert ağır polimer olarak modifiye edilir ve butadien yumuşak bir monomer olarak nitelenir ve stirenin butadiene oranı 40/60-80/20 oranlarında değişir. Bu lateksin saydamlaşma sıcaklık aralığı -25°C-50°C arasında değişmektedir. Stiren-n-bütil akrilat (SA) lateksleri modifiye edilmiş stiren ve n»bütil akrilatın 40/60-60/40 oranlannda
143
değişmesiyle elde edilen lateksierdir. Bunlann saydamlaşma sıcaklığı -10°C-40°C arasında değişir. Polivinil asetat (PVAc) lateksleri çoğunlukla homopolimer lateksierdir ve latekslerin saydamlaşma sıcaklığı yaklaşık 30°C'dir. Bunlann yaş lateks saydamlaşma sıcaklığı yaklaşık 13°C'dir. Bu nedenle PVAcler yüksek polimer saydamlaşma sıcaklığına rağmen oda sıcaklıklannda film oluşturan lateksierdir.
^"Kağıt kuşeleme latekslerinin her tipinde parrJkül boyutu, moleküler yapı, kompozisyon ve fonksiyona! özelliklerinde bazı değişiklikler bulunabilir. Örneğin, yüksek bağlanma direnci ve yüksek mekanik stabilité gibi ender kağıt kuşeleme özelliklerini veren karboksilasyonun düşük, orta ve yüksek seviyelerine sahip, ticari süren butadien ve stiren-n-bütll akrilat lateksleri vardır. Süren butadien ve stiren-n-bütil akrilat lateksl kopolimerinin polar kısımlannı birleştirmek ve yüzey enerjisini arttırmak için bu lateks kopolimerleri ya ayn ayn akrilonitril (VCN) veya metil metakrilat (MMA) ile veyahut ta her iki monomerle birlikte sık sık kopolimerizasyona uğrablır. Bazen de değişik fonksiyonel monomerlerle birlikte ayn ayrı VCN veya MMA İle kopolimerizasyona uğratılabilir.
Birçok karboksilasyon işleminden geçirilmiş SB/MMA/VCN lateksleri Japonya'da geniş şekilde bir kağıt kuşeleme yapışbncısı olarak kullanılmaktadır. Kağıt kuşeleme latekslerinin bu üç tipi içerisinde stiren butadien ve stiren-n-bütil akrilat lateksieri bazı özeiiikler hariç oldukça benzer bir özellik sergiler. Fakat, bu iateksler PVAc latekslerinden oldukça farklıdır. Polivinil asetat polimeri ve kopolimer lateksleri sadece yüksek oranda polar ve hidrofilik değil ne hidrolizlenmeye ne de polivinil alkol üretmeye eğilimleri vardır. Bunlardan dolayı, PVAc lateksleri suda yüksek oranda şişerler ve partiküi yüzeyleri polivinil alkollerle modifiye edilir. Bu nadir özellikler kağıt kuşeleme kanştmianna daha yüksek viskozite verirler, SB ve SA lateksleri kuşelenmiş kağıda daha yüksek porozite sağlar. Diğer taranan, kağıt kuşeleme kanşımlannın daha diletans davranış göstermesi nedeniyle PVAc lateksleri diğer lateksiere göre daha düşük konsantrasyonlarda hazırlanmış formülasyonlaıia çalışmayı zorunlu kılar.
, .^SB, SA, PVAc lateks polimerlerinin moleküler yapısı farklıdır. SB lateks kopolimerleri iki çifte bağa sahip olup, butadien ile çapraz bağlanma gösterir. Oysa, SA ve PVAc lateks polimerleri doğrusal yapıdadır. SB lateks polimerlerinin çapraz bağlanması nedeniyle bu İateksler sadece % jel ve şişme indeksi İle karakterize edilebilir. SA ve PVAc lateks polimerleri bilinen çözücüler içerisinde oldukça fazla çözünmesine ve molekül ağıriıklanyla karakterize edilmesine rağmen bazen de çapraz bağlanma oluşturması nedeniyle çözünmezlik gösterirler. Bu durumda şişme indeksi aracılığıyla jelleri izole ve karakterize edilir.
SB lateksleri, kağıt kuşelemede diğer iki lateks tipinden daha fazla kullanılmaktadır. SA lateksleri, Kuzey Amerika ve Asya'dan ziyade Avrupa'da
144
kullanılır. PVAc lateksl İse Kuzey Amerika'da daha fazla kullanılmaktadır. Tablo 4.12, kağıt kuşeleme latekslerinin üç ana tipinin özellikleri ve kağıt kuşeleme performans karakteristikleri özetienmiştir (Lee 2000).
Tablo 4.12. Kağıt kuşeieme latekslerinin özellikleri. Lateks
Tipleri
Kimyasal ve
Moleküler
Yapısı
Ana
Monomer
Modifiye edid
gruplar
Kağıt Kuşeieme Performans
Karakteristikleri
S/B Çapraz bağlı
s t l r e n -
bütadien
kopo l ime r l e r i
kr i lon i t r i l ,
meül
m e t a k r i
lat ,
V in i i as i t l e r ,
h l d r o k s i e t l
akr i l a t ,
ak r i l am id ,
Yüksek bağlanma d i r e n d ,
yüksek k a n içerikli kuşeleme,
yüksek kuşeleme perdahlığı,
yüksek mürekkep perdahlığı
S/A Stiren-n-bübi
akr i l a t
k o p o l i m e r l e r i
Akr i l on i t r i l ,
me t i l
me tak r i l a t .
V i n i l as i t l e r ,
hidroksierJI
akr i l a t ,
a k r i l a m l d ,
Yüksek k a b içerikli kuşeleme,
yüksek kuşeleme perdahlığı,
yüksek mürekkep perdahlığı,
Işığa karşı dayanıklı kuşeleme
P V A c Doğrusal v in i l
a s e t a t
h o m o p o l l m e r -
ler i
Et i l v e y a
faüUI
akr i la t ,
e t i l en ,
V in i l as i t l e r K a b a r m a y a dayanıklı kuşete.,
d a h a iy i l i f k a p a t m a ,
aha poröz kuşeleme,
artan kuşeleme
Kuşelenmiş Kağıt Özellikleri Üzerine Latekslerin Etkisi
Kuse sütünde kullanılan pigmentin hacimsel konsartbasvonu % 60-_90 arasındTdeğişme gösterir. Kuşenin opaklığı, parlaklığı ve~perdahlılığıf kritik pigment hacimsel konsanbasyojjunun üzerinrte artan pigment konsantrasyonu" İle artmaktadır. Yukandâ belirtildiği gibi kağıt kuşelemede, pigmenfT" konsânâasyonu, kritik p'T^ent h a r i m g < : ' 1 —konsantrasyonunun üzerinde olduğunda kuşe yapışma hava absorbe olmakla ve sonuçta da kağıdın opaklığı hızla__aitiTjakiadır. Böylece,—p~e7dahiamarTa gelişme göstermektedir, KagT~kuşeleme; pigment, yapıstancı. hava bileşenlerinin etilîleşimi ile~oİuşmaktadır(Lee2000).
Latekslerin Kolloidal Özellikleri ve Etkileşimleri
Karboksiiasyona uğrablmış latekslerin 19601ann başında kuşe kağıt endüstrisine girmesinden beri İateksler, kağıt kuşelemede sentetik bir yapışana olarak geniş şekilde kullanılmaktadır. Karboksiiasyona tabii tutulmuş stiren butadien ve stiren n-bütit akrilat lateksleri sadece değişik kağıt kuşeleme pigmentleri ve doğal yapışbncılarla uyumlu olmamakta; aynı zamanda, kuşeleme formülasyonlannın kolloidal stabilitesînî de arttırmaktadır. Polivinil asetat lateksleri (PVAc) kendi kendilerine çok stabîldirler. Fakat, PVAc, lateks partiküi yüzeyindeki alkol gruplan ve kaolin partiküi yüzeyindeki silanol gruplan arasındaki hidrojen bağı aracılığıyla
145
kuşeleme formülasyonianndaki kaolin partikülleriyie etkileşime girerler. Bu etkileşim nedeniyle kaolin ve polivlnil asetat içeren kuşeleme formölasyonlannın vizkozitesi, daha yüksektir. Böylece, pigment-bağlayıcı etkileşiminin olduğu kuşeleme formülasyonlan daha açık renkli kuşeleme verirler.
Gerçekte, kuşeleme kanşımının reolojisi, hareketsizlik konsantrasyonu, lif kapatma özelliği, yapı, parlaklık, opaklık ve perdah gibi birçok özellik hem lateks parrJküHerinin koloidal özelliklerinden hem de kuşeleme formülasyonlannda yer alan yapışbnalar, inceltici moleküller gibi diğer ilave kimyasal ve pigment partiküllerinin etkileşiminden etkilenir. Bu nedenle, değişik kuşeleme bileşenlerinin kolloidal davranışının kontrolü ve kuşeleme formülasyonlannda bu bileşenlerin kolloidal etkileşimi kuşelenmiş kağıt özellikleri ve kuşeleme formülasyonlannın özelliklerini kontrol eden kişilerin üzerinde durduğu en önemli konulardan birisidir.
Kuşelenmiş kağıtlann kuşeleme düzgünlüğü ve lif kapatma üzerine elektrolitlerin etkisi bilinenin ötesinde daha fazla bir öneme sahiptir. Elektrolitlerin etkisi incelenecek olursa bu etkinin kağıt kuşeleme formülasyonlannın kata içeriği göz önünde bulundurularak değerlendirilmesi gerekir ki böyle bir kuşeleme formülasyonu hem daha iyi bir lif kapatma hem de daha iyi bir kuşeleme düzgünlüğü verecektir. Bu ilişki nedeniyle kuşeleme formülasyonlannın yüksek kata içeriğinde hazırlanması önerilir. İyi bir lif kapatma ve kuşeleme düzgünlüğü eldesi için endüstride iki farklı kuşeleme stratejisi izlenmektedir. Bunlardan düşük katı içerikli kuşe formülasyonlan hafif kuşelenmiş kağıtlar için, yüksek kata içerikli kuşe formülasyonlan ise yüksek kalitede kuşelenmiş kağıtlann etdesinde tercih edilmektedir. Bu iki strateji farklı teknolojik uygulamalan da beraberinde getirir.
Kağıt kuşeleme formülasyonlannın reolojisi, latekslerin fizikoklmyasal ve kolloidal Özellikleri (kolloidal stabilité, mekanik stabilité, partikül boyutu, boyut dağılımı, vinîl asit tipi ve miktarı, yüzey fonksiyonel grup ve miktan, pH, partikül deformasyonu gibi) birçok özellikten etkilenir. Kağıt kuşelemenin vlskoelastik özellikleri direkt oiarak hem yapışana olarak kullanılan latex pollmerlerioln..ylskrceiaştik özelliklerine hem de pigment-yapışana -hava kompozit kùsëlemêterirtî^ yapısına bağlıdır(Lee 2000).
Kuşeleme Perdahlıiığı-Lateks Özellikleri
Kuşe kağıdın perdahlılık derecesi ve opaklığı pigmentin konsantrasyonlarından etkilenmektedir. Pigment hacim konsantrasyonu arttıkça daha büyük porozite (hava-boşluk) oluşmakta ve sonuçta daha yüksek opaklık ve perdahlılık elde edilmektedir. Kağıt kuşeleme opaklığını yükseltmek için titanyum dioksit gibi opaklaşbncı pigmentler kullanılabilirce de kuşeleme İçindeki hava-boşluktan ışık yansıması kuşelenmiş kağıdın opaklığının esas kaynağını oluşturmaktadır. Kuşelenmiş kağıdın en önemli
146
özelliklerinden birisi kuşeleme perdahlıiığı olduğu için konu burada daha aynntıii bir şekilde tartışılacaktır.
Kuşelenmiş kağıtlann perdahlıiığı büyük oranda kağıdın yüzey düzgünlüğüne de bağlıdır. Yüzey düzgünlüğü arttıkça perdahlılıkta artar. Aynı zamanda, kuşeleme perdahlıiığı lateks polimer Tg(saydamlaşma özelliği) ve kurutana sıcaklığına da bağlıdır. Genelde, plastik pigmentler gibi film oluşturmayan lateksler kuşeleme perdahlıiığını arttırır. Kuşeleme formülasyonlannın kümelenmesi perdahlamada bir azalmaya sebep olabilir.
Basıiabillrlik - La teks Özellikler
Basıiabillrlik, baskı presinin düzenli çalışması ve baskı kalitesinin baskı presi basına ile İlişkiye getirilmesi sonucu şekillenir. Presin düzenli çalışması ile baskı kalitesi birbirine sıkıca bağlıdır. Aşağıda baskı kalitesini etkileyen bazı önemli lateks Özellikleri tartışılacaktır.
1. Mürekkep Parlaklığı:Mürekkep parlaklığı sadece basılmamış başlangıçtaki safiha parlaklığına bağlı olmayıp aynı zamanda yüzeyin porozitesine ve mürekkep-yapışbna etkileşimine de bağlıdır. Genellikle, başlangıçtaki safiha parlaklığı yükseldikçe mürekkep parlaklığı da artmaktadır. Mürekkep parlaklığı iateksin partikül boyutu azaldıkça artar. Mürekkep parlaklığının daha sıkı kuşe yapısıyla arttığı bildirilmektedir. Bu sonuç, göstermektedir ki mürekkep parlaklığı, lateks polimeri ve mürekkep çözücüsü arasındaki etkileşiminin azalması ile iyileşmektedir. Aynı zamanda, bu bulgu mürekkep parlaklığı üzerine İateksin akrilonitril içeriğinin etkisiyle desteklenmektedir. Buna göre, İateksin akrilonitril içeriği artbkça lateks polimeri ve mürekkep çözücüsü arasındaki etkileşimin azaldığı ve mürekkep parlaklığının arttığı gözlemlenmiştir.
2. Mürekkep A l m a Eğilimi ve YerleşîmkMürekkep alma eğilimi ve müjekkep absorpsiypnu kuşelenmiş kağıtlann basıiabillrlik İçinJkL-önamll özejliğjdir. Kuşelenmiş yüzeyieffri^riıürekkep alma eğilimini ve mürekkep a"DSÖrpsiyonunu etkileyen birçok faktör yardır; fakat, en önemli faktör, kuşeleme kanşımındaki yapıştırıcı miktgrjflır-. Yapjştancı miktan azaldıkça moiekketraTirıa^ yükselir, lateksjn farklı tipleri içinde PVAc lateksleri SB latekslerinden veya akrilik yapıştınaiarindan daha fazla mürekkep alma özelliğine sahiptir. Genellikle, mürekkep alma eğilimi artan lateks partikül boyutu ve artan lateks polimer sertliği ile artmaktadır. Aynı zamanda, mürekkep alma yatkınlığı ve mürekkep âb*İorpsiyohu lateks partiküllerinin birleşmesinin sınırlandınlmaşıyla arttaniabilir. Mürekkebin yerleşırh dra'flı, yap^Bncı.jörgoiL azaldılkca,jütar. Fakat, mürekkep yerleşim oranı artan pigment hacim konsantrasyonu ( PVC ) ile artmakta, geçen / gkmayan sayısı azalmaktadır. Lateks yapıştancısının polarlığı artbkça lateks yapıştarıası-mürekkep çözücü etkileşimi azalır ve geçen / çıkmayan sayısı da yükselir. Fakat, mürekkebin yerleşim oranı
147
yavaşlar. Bu sebepten dolayı, yapışbncı düzeyi hem mürekkep yerleşim oranı hem de geçen / çıkmayan sayısı için optimize edilmek zorundadır.
3. Web Offset Kabarma Direnci:Web ofset baskı basılmış kağıdın kurutulması sırasında kuşelenmiş kağıdın bir kabarma direncine sahip olmasını gerektirir. PVAc lateksleri daha poröz kuşeleme vermesine karşın porozite mükemmel bir kabarmaya karşı direnç için tek sebep değildir. Kabarmaya karşı dirençli SB lateksleri, latekslerin çapraz bağlanma yoğunluklannın azalblması ile geliştirilmektedir. SB latekslerinin kabarma direnci jel içeriğinin azalblması ile iyileşmektedir (Lee 2000).
4.2.4.5. Yardımcı Maddeler
Kuşe sütünde kullanılan diğer maddeler genellikle dağıtıcılar, Viskozite ayariayıcılar, çözünmeyi önleyiciler, köpük söndürücüler, pH uyarlayıcılar, akışkanlık sağlayanlar, ve mikroorganizmaların gelişmesini önleyen maddelerdir.
Dağıtıcılar: Dağıtıcı maddeleri dört grupta toplamak mümkündür. Bunlar; polifosfatlar, silikatlar, yapay yüzey aktif maddeler, proteinler ve diğer dağıbcılardır. Polifosfatlar en önemli dağıbcılar olup genellikle kullanılan tıaddelerdir. Pentasodyum tripoli fosfat, sodyum tetrafosfat, sodyum tıetafosfat, hegzametil fosfat gibi maddelerdir. Polifosfatlar C a C 0 3 , talk ve Ti02için İyi dağıbcılardır.
Silikatlar, Tİ0 2 nin dağıtılmasında kullanılabilir. Kazein ve soya proteini kalsiyum karbonat, blanc satın için uygun dağıtıcıdır. Karboksi metil selüloz CaC03 için, hidroksl etil nişasta blanc satín için, sodyum lignosülfonat CaCOs için uygun dağıbcılardır( Robinson et al . 1963 ).
Viskozite Azaltanlar: Üre, disiyanamid, yağ asitleri, sodyum seskisilikat ve aminlerdir. Viskozite artıranlar Na, Ca, ve NH 4 stearatlar, Sodyum karboksi metli selüloz , sodyum ve amonyum aljinat, metil selüloz, kazein, jelatin amonyum poliakrilat v.s. dlr (Diehm 1963).
Çözünmeyi Önleyiciler: Dimetilol üre, üre ve melamin formaldehit (Litson et al. 1963 ).
Köpük Söndürücüler: Köpüklenmeyle ilgili maddeler köpükîenmeyi önleyiciler ve köpük söndürücüler olarak ikiye aynlır. Köpük önleyiciler, Poliglikol-yağ asidi kanşımı, fosfat esterleri, metalik sabun tipleri, pollglikol esterleri v.s.dir. Köpük söndürücüler, Poliglikol-yağ asidi kanşımlan, yağ asidi esterleri, pollglikol esterleri ve emülsiyon çam yağı v.s.'dir(Hall et al . 1963). Genellikle, kullanılanlar tri bütil fosfat ve silikonlardır.
Akışkanlık sağlayanlar sülfonlanmış yağlar, kalsiyum ve alüminyum
148
stearatlar, yağ asidi esterleri ve mum emülsiyonlandır( Porter 1963).
Mikroorganizmalara karşı ise organo sülfür bileşikleri, organik halojenler, fenolik bileşikler ve tuzlar, hetero siklik azot bileşikleri, organo crva bileşikleri vs'dir( Nelson et al . 1963).
4.2.4.6. Kuşe Sütünün Hazırlanması
Farktı baskı ve dönüştürme prosesleri için özel kuşeleme. yöntemleri ve kuşeleme kanşımlan geliştirilmiştir. Bu nedenle, günümüzde kuşeleme kimyasalı üretenler müşteri beklentilerini karşılamak için yeni yapay pigmentler ve yapışbna kimyasallar ortaya çıkarmaktadırlar. Kuşeleme proseslerinin kompleksliği ve çok sayıda farklı kimyasal maddenin kuşe sütü hazırlamada kullanılması kuşe sütü hazırlamayı kuşe kağıt üretiminin önemli konusu yapmıştır. Bugün İçin modem bir kuşe sütü hazırlama sisteminin sahip olması gereken temel özellikler aşağıya çıkanlmıştir(Mâkinen 2000).
1. Güvenilirlik: Bir kuşe sütü hazırlama ünitesi hiçbir problem gkmaksızın bir yılda 365 gün bir günde 24 saat çalışabilmelidlr. Güvenilirlik direkt olarak kağıt ve karton fabrikalan gibi kuşelemenin verimliliğini etkileyecektir.
2. Tekraıianabiliriik: Kuşe kağıt veya kartonun sürekli olarak aynı kalite özelliklerini sağlayabilmesi için bir pişirmeden diğerine yine bir siparişten diğerine sabit kalitede ürün vermesi anlamına gelmektedir. Çünkü, müşteri her yıl aynı kalitede ürüne sahip olmayı İstemektedir. Kuşelenmiş yüzeyin kalitesi, sürekli olarak doğru bir şekilde kuşe sütünün tekrar edilmesi yeteneğinden etkilenmektedir.
3. Doğruluk: Aynı zamanda, kuşe sütünün kanşımının yapısına giren farklı klmyasallann ölçümünde teorik doğruluk oldukça kritik bir özelliktir. Bu zor koşullan karşılayabilmek İçin dozajlama ekipmanlan geliştirilmiştir. Tüm klmyasallann oranianndaki düzensiz değişim kuşelenmiş liflerin yüzey kapatma özelliğini etkileyecektir.^
4. Esneklik: Kağıt üretimindeki genel eğilimlerden biri kağıt ve karton fabrikalannın miktar olarak daha az talepleri üretebilecek bir yapılanmaya sahip olmalandır. Bu da ancak esneklikle mümkündür. Bir kuşe sütü hazırlama ünitesi, farklı kuşe sütlerini birbirine kanştırmaksızın çok kısa bir zaman süresinde bir kuşeleme formülünden diğer bir kuşeleme formülüne geçişi mümkün kılacak özelliğe sahip olmalıdır.
5. Düşük çevresel yük: Kuşe kağıt üretimi sırasında ortaya çıkan safiha kopması, kağıt türü değiştirme, başlama ve kağıt kesme işlemleri sırasındaki kuşe sütü kayıpian en aza indirilmelidir. Aynı şekilde, atık suyuna kansan kuşe sütünün hacmi de en aza indirilmelidir. Böylece, toplam çevresel yük mümkün olduğunca en aza düşürülmelidir.
6. Düşük bakım ihtiyacı: Bakımla ilgili çalışmalara duyuian ihtiyaç minimum olmalıdır. Bakım elemanlanna duyulan ihtiyaç da en az
149
olmalıdır. Diğer taraftan, kuşe sütü hazırlama birimi bakım ihtiyacı riski bakımından iyi bir dizayna, plana ve yapıya sahip olmalıdır.
Farklı kuşe sütlerinin türüne ve miktarına bağlı olarak direkt ürün maliyeti geniş bir aralıkta değişmekte olup yaklaşık değerler aşağıda verilmiştir(Mâkİnen 2000).
• Ön kuşeleme maliyen' 300-400 dolar/ton • Üst yüzey kuşelemesi 400-600 dolar/ton • Düşük ağırlıkta kuşeleme(LWC) 350-450 dolar/ton • Özel üretimler 400-3000 dolar/ton
4.2.4.6.1. Sıvanın Hazırlanması
İyi bir harç hazırlamadan j y j jb l t j i u v a r .sıvası, yapılamaz. Bir kuşe sütünün hazırlanmasında İlk aşama dolgu maddesinin su İçinde mekanik olarak dağıtılması olup laboratuarda bu işlem b i r mikser yardımıyla yapılır. Eğer, bir beher İçinde dolgu maddesin^ j c ö M r ^ çökelti tarafından işgal edilen hacım iki kısımdan oluşur. Şekil 4.37'de görüldüğü gibi Bu kati maddenin İşgal ettiği hadm ila içinde boşlukiann da bulunduğu çökeltinin hacmidir.
Çökelti Boşluk
Katı kısım
Şekil 4.37. Çökeltinin işgal ettiği hacmin dağılımı.
Çökeltinin hacmi Buna göre: S » ~ olur.
Kati maddenin hacmi Burada S değeri daima birden büyük olacaktır. Fakat, S değeri
küçüldükçe dolgu maddesinin inceliği artacaktır. Belirli bir tane dağılımına sahip dolgu maddesi için S değeri azaldıkça dağılım daha kolay olacaktır.
Bir miktar kaolini alıp bir behere koyar ve bir miktar su ile dağıbrsak, su kaolin tanecikleri arasındaki boşluğu doldurur. Şekil 4.38'de görüldüğü gibi, suyun hacmi boşluk hacminden az ise taneler birbirine dokunur. Suyun hacmi boşluk hacminden fazla ise taneler bir akışkan gibi hareket ederler. Demek ki su miktan kati maddenin bulunduğu hali belirlemektedir. Eğer, boşluk hacmi su hacmine eşitse kaolin hamurumsu halde bulunur.
Kati kısmın hacmi V -— dersek V = l/S hali hamurumsu
Kati hacmi + Sıvı hacmi hale tekabül eder.
150
Kuse sütünün daöıblması va hamurumsu halde ya da akıa halde y j E İ İ L J ^ p O İ â ' t r n a n ı n aswaJse^Sj^SSC^^^SI^^^^ kolay olan kaolinin S değerle&arasındaki fark azdır. Örneğin, kaolinde %70 kati madde için S değeri 1.60 iken, %61 katı madde İçin 1.62'dir. CaC0 3 gibi dağıblmast zor olan dolgu maddeleri İçin S değeri farkı büyüktür. %80 kah madde için S değeri 1.59 İken, %40 ağırlık İçin 3,1'dir. Endüstriyel uygulamalarda dağıiım derecesini ölçmek için S değeri verine viskozite ölçmeleri kutlanılır. Bir süspansiyon teinde belirli bir konsantrasyonda tane Çaplan küçüldükçe vjst̂ jŞfjjŞ jffiflr.' Vanl parçacılar sSSSUâd boşiükluçTik olup sıvı tarafından iyi bîr şekilde doldurulacaktır. Şu halde viskozite değerleri S değeri yerine kullanılabilir. Viskozite sıvanın kalitesini, dolgunun dağılımını ve makine üzerinde sıvanın davranışını belirleyecektir.
Çökelti Boşluk Katı
vy Su Katı
Su Katı
Boşluk Katı
Su Katı
Su Katı
a b c d
Şekil 4.38. Kaolinin su içinde dağılım durumu.
Su Katı
e . H a m u r u m s u
Viskozite Nedir ? Gazlann ve sıvılann akışı sürtünmesiz değildir; Buniann sürtünmesi, iç
ve dış sürtünme olarak İkiye aynlır. Dış sürtünme, akışkanla akışı sınırlayan diğer cisim arasındaki sürtünmedir. Oysa, iç sürtünme birbirine komşu, hızlan değişik tabakalar arasındaki sürtünmedir ve viskozite olarak tanımlanmaktadır. Şekil 4.39'da görüldüğü gibi, değişik hızlarda yer değiştiren Pi ve P2 düzlemleri arasındaki sıvının viskozitesi, herhangi bir A noktasında düzlemlerin yer değiştirmesi ile uygulanan gerilimlerin tanınması, sıvının AB elemanının deformasyon hızının ölçülmesi ile belirlenir. A noktasındaki akışkanın dinamik viskozitesi t i = 5/e dur.
Şekil 4.39. Pj ve P2 düzlemleri arasındaki sıvının viskozitesi.
Burada; gerilim= S, deformasyon hızı - e dır. S.C.D. sisteminde viskozite puaz olarak ifade edilir.
Gerilim yoğunluğunun viskozite üzerine etkisi: KryarflIı_Jıjr. madde üzerine Jair^gerijirjrı uygulandığı zaman e hızıyla deforme_oluc DefonriâsvönİTO. S a e r ^ gerilimi S İse din/cm2..rin<;inripn, ğjçüfnr Suda oldugugHİTİz ile makâslma gerilimi arajmoaJa«Lgia.otı var ise bu tip sıvılara Nevrtonien sıvılar denir. Şekil 4.40'da 1 numaralı doğrunun hız ekseni ile oluşturduğu açı viskozite ile
151
orantılıdır. Kuselemede kullanılan kıışp gürleri genellikle Nevvtonien davranış göstermezler( Jaussaud et Vailette 1974).
ı Pscudoplastlk Akış
Şekil 4.40. Makaslama gerilimine bağlı olarak ortaya çıkan akış tipleri.
Bir kuşe sütünün içerisinde uzun parçacıklar bulunuyorsa, bu parcaaRTaT iki kuvvetin etkisi altındadır. Bunlar, akış hızı ve Brown hareketleridir. Her makaslama gerilimi için bu iki kuvvet arasında bir denge vardİrT"ŞekTI*4.4rde görülen Fx ve F2 plaklannın gerilimi büyüdükçe plaklann oransal hızı da yükselecektir. Moleküller akıma paralel olarak yöneldiğinde, makaslama gerilimi yükseleceğinden viskozite azalacakür. Bu durum Şekil 4.40'daki 2 numaralı eğriye tekabül eden pseudoplasb'k akımı göstermektedir. Eğer, kuşe sütü Şekil 4.41'de görüldüğü gibi doğrusal yapıda makromoieküller içeriyorsa pseudoplastikiik daha da belirgin olacakbr. Özellikle bu durum kuşe sütü içersine yapışüna ilave edildiğinde söz konusu olacakbr. Çünkü, makaslama geriliminin artışı yalnızca moleküllerin yönlendirilmesini arbrmayıp, aynı zamanda uzamalarına da neden olacakbr.
Şekil 4.41. Kuşe sütü içersinde makromoleküllerin yönlenişi.
Pseudoplastikliğin aksine, dilatant(genişleyen) özellikteki bir akışkan gerilimin etkisiyle daha kıvamlı bir hai alır. Kuşe kağıt yapımında dilatans olması halinde pompalama ve kağıt üzerine yayılma sırasında kuşe sütü sıvı olmayıp kab özellik gösterir ve güçlükler çıkarır.
Şekil 4.40'daki 3 numaralı eğri dilatant akışa tekabül eder. %65 kab madde oranında pseudopiastik akış gösteren kaolin su yetersizliği nedeniyle %68-69 kab oranında dilatant akış gösterebilir.
152
4.2.4.6.2. Parçacıkların Elektrokimyasal Olarak Dağıtılması
Elektriksel olarak yüklü olan parçacıklar bir sıvı içinde süspansiyon haline geb'rillrse, bu parçacıklar ya süspansiyon halinde kalırlar ya da bir araya gelerek çökelirler. Ortamdaki hafif değişmeler, örneğin pH'nm değişmesi süspansiyonun dengesini alt üst edebilir. Süspansiyon içindeki parçacıklar yerçekimi kuvveti, konveksiyon akımlan, kanşttrma sonucu oluşan Brovvn hareketlerinin etkisiyle hareket halindedirler.
Süspansiyon içindeki parçacıklar iki tip kuvvetin etkisi atandadırlar: Bunlar;
1. London ve Varı der Waals kuvvetleri denen çekim kuvvetleri. 2. İyonik kuvvetlerdir.
İyonik kuvvetler, elektriksel yükleri nedeniyle genellikle itici kuvvetlerdir. Mesafeye bağlı olarak üstlü kuvvetler şeklinde küçülürler. Parçacıktan olan uzaklığa göre kuvvetin mlktan değişir. İyonik kuvvetler aynı zamanda çekici kuvvetler de olabilir.
Süspansiyon içinde kotloldal olarak bulunan parçacıklar genellikle eksi yüklüdürler. Örneğin, kaolinin sudaki süspansiyonu sürekli bir elektrik akımına tabi tutulursa parçacıklann anoda doğru gittiği görülür. Yani kaolin taneleri eksi yüklüdürler. Şekil 4.42'de görüldüğü üzere, kaolinin eksi yükü yüzeyine absorbe edilen OH iyonlanndan İleri gelmektedir. OH iyonlan kaoline kuvvetle bağlı bir tabaka oIuşturmaktadır(Jaussaud et Vailette 1974).
Absorbe edilen eksi yoklu iyonlar
Q ' . (-& © İyonların f f iwa m f i " ~ i . ^dağılımı
e % * \ e « © * * g
© Q e a 6
-HM © ©
© e
Absorpsiyon nedeniyle fazlaca yük içeren bölge
Şekil 4.42. Kaolin yüzeyine OH lyonlapnın absorpsiyonu.
Bir süspansiyon içinde eksi yükler taşıyan bir parçacığın etrafı arü yüklü rijit bir tabaka ile çevrilidir. Bu tabakaya aynı zamanda " s t e r r f tabakası da denir. Bunu izleyen tabakaya "dlfüz" (dağınık) tabaka denir. Bu tabaka zıt yüklü iyonlan içerir ki bu genellikle eksi yüklüdür. Potansiyel zeta, difüz tabakasının ayınm yüzeyi ile süspansiyonun iç kısmı arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır. Şekil 4.43'de bir parçacığın etrafında oluşan elektriksel potansiyelin durumu görülmektedir(Novipro 1974, Eroğlu 1976 ).
153
Potansiyel ïeta
Rijit tabaka alanı (Stem tabakası)
DifUz tabaka
Rijit tabaka
Ete* yüklü parçaciK
Parçacık etrafındaki elektriksel potansiyel
Zıt yüklü dıfüz tabaka alanı
Pozitif iyonlann potansiyeli
Negatif iyonlann potansiyeli
Şekli 4.43. Bir parçaağın etrafında oluşan elektriksel potansiyelin durumu(Novipro 1974).
Potansiyel zeta, kolloidal olaylarda en önemli etkendir. Aynı zamanda, "Elektrokinetik Potansiyel" de denir. Bir süspansiyonun potansiyel zeta değeri "Helmholtz" formülüne göre hesaplanır.
A.n. e. d
D Potansiyel Ze ta =
Burada: e : parçacığın elektriksel yükü, d : çift tabakanın kalınlığı, D : ortamın dlelektrik katsayısıdır(Jaussaud et Vallette 1974).
Doğal maddelerin çoğu eksi potansiyel zeta değerine sahipb'r. Süspansiyondaki kolloidal maddeler, selülozik lifler, lif kırınblan, dolgu ve katkı maddeleri vs. eksi potansiyel .zetaya sahipb'rler. Potansiyel Zeta, sıfıra yakın olursa süspansiyon içindeki maddelerin itici kuvvetleri yok olacağından, kümelenmeleri, dolayısıyla tutunmalan artacakbr. Bunun aksine -20 ve -60 milivolt gibi Potansiyel Zeta değerlerinde mükemmel bir parçacık dağılımı sağlanır ve süspansiyon dağınık halde İken stabil kalır. Bunun yaran ise kuşe sütünde iyi bir dağılım sağlanmasıdır. Dağıtıcı maddeler de Potansiyel Zeta üzerine etkili olarak dağılımı sağlarlar. Kanşıma kabldıklarında belirli bir miktara kadar maksimum etki gösterirler, yani minimum viskozite elde edilir. Bundan sonra, dağıtıcı miktan artınlırsa ters yönde etki eder. -Onun için dağıtıcı mîktannı iyi bir dağılım sağlayacak şekilde ayarlamalıdır. Bir süspansiyondaki dağılım durumu Potansiyel Zeta değerine göre Tablo 4.13'de görüldüğü gibi değişmektedir(NovIpro 1974 ).
154
Uygulamada Potansiyel Zeta değerleri Elektroforez, Elektroosmos, Streaming Potential ve Sedimantasyon potansiyeli teknikleri ile ölçülür. Elektroforezde kah faz hareketli, srvı faz sabit; Elektroosmos da sıvı faz hareketli, kab faz sabit; Streaming Potansiyelde(S.C.D) sn/ı faz hareketli, kati faz sabit; Sedimantasyon potansiyelinde ise kah faz hareketli, sıvı faz sabittir. Bu teknikler, yardımıyla sürekli olarak Potansiyel Zeta ölçülebilir{Gerisher 1981, Br i t t e ta l . 1974).
Tablo 4.13.Potansiyel Zeta değerlerine göre süspansiyonun hareketlilik durumu.
Potansiyel Zeta Değeri, Süspansiyon Tutunma Durumu Milivolt Durumu +5, -5 Kuvvetli kümelenme Fevkalade tutunma
-10, -30 Düzensiz dağılım Zayıf tutunma -31, -40 Orta stabilité Çok zayıf tutunma -41, -60 İyi stabilité Kontrol edilemez <-61 Fevkalade stabilité Kontroi edilemez
Potansiyel Zeta, süspansiyondaki maddelerin tipine ve miktanna, pH değerine, elektriksel yüklerin cinsîne ve kuvvetine, katılan maddelere göre değişir. Dağıtıcı madde katılmasıyla viskozitenin düşmesi Potansiyel Zeta değerinin daha yüksek eksi değere ulaştığını gösterir. Bir kuşe sütünün dağıblmasında aşağıdaki ilkeler geçerlidir:
a. Dağıbcı sıvı OH îyonlan içeriyorsa dağılım mükemmel olacaktır. b. Pozitif karşı iyonlar tek değerlikli ise (sodyum gibi) dağılım tam
olacaktır. c. Uygulamada en iyi dağılım saf bazlar değil de bazik tuzlar katıldığı
zaman elde edilmiştir. Yukandaki koşullan sağlayan ve kaolin için dağıbcı olarak kullanılan Sodyum PirofosfabTSSP)'ın formülü aşağıdaki gibidir.
ONa 0 N a
I I NaO — P — O — p — O N a
II II O o
Diğer bazı maddeler için ise sodyum hegzametilfosfat(CALGON) kullanılır.
4.2.4.7. Kuşeleme Makineleri
Bir kuşeleme makinesi aynı anda üç görevi yerine getirir:
1. Kuşe sütünü kağıt yüzeyine sürer, 2. Kuşe sütünün miktannı ayarlar, dozajlama yapar 3. Kuşe sütünü kağıt yüzeyine düzgün şekilde yayar.
155
Makine tipine göre bu üç görevi birlikte veya ayn yapılabilir.
4.2.4.7.1. Kuşeleme Makinelerinin Çalışma İlkeleri
a. Babrma Sistemi
Şekil 4.44'de görüldüğü gibi, en basit sistem olup kağıt kuşe sütünün İçinden geçirilip Size Press, Trailing Blade).
G3 Şekil 4.44.Babrma sistemi (Size Press, Trailing Blade).
b. Taşıma Sistemi
Bir küvet içinde dönen bir silindir kuşe sütünü kağıt yüzeyine sürer. Bu silindir genellikle kağıttan yavaş döner. Dönme yönü kağıtla aynı yönde veya ters yönde olabilir. Şekil 4.45'de taşıma sistemi ile kuşe sütünün kağıt yüzeyine aktanlması görülmektedirQaussaud et Valette 1974).
Bu sistemde düzenli bir kuşe sütü dağılımı sağlamak için silindirin yan tarafına bir P^ silindiri konabilir. R2 karşı silindiri ise kuşe sütünün düzenli olarak dağılmasını sağlar.
t « \ . . * . . J ......... «>***. « V *»• a b
Sıva gîrişi kullanma
ı r r fazla srmm alınmaa
Şekil 4.45. Taşıma sistemi.
156
c. Püskürtme Sistemi
Burada kuşe sütü kağıt üzerine bir boru yardımıyla sürülür. Mesafe 1 mm. den yakın olduğundan daha çok babrma sistemine benzer. Püskürtme sistemi Şekil 4.46'de görülmektedir.
V . J Şekil 4.46. Püskürtme sistemi,
d. Offset veya Temas Sistemi
Dozaj ve yayma Ru R 2 , R 3 silindirleri ile yapılır. Şekil 4.47'de görüldüğü gibi, kuşe sütü kağıt yüzeyine R3 silindiri tarafından sürülür. R3 ve Rj silindirleri aynı hızda dönerler.
Tüm sistemler başarıyla kullanılabilir; ancak, en başarılı olan sistem kuşe sütünü en düzgün şekilde kağıt yüzeyine süren sistemdir. Aksi halde, kağıt yüzeyinde bazı kısımlarda az kuşe sütü bazı kısımlarda ise fazlalık olacaktır. |
Şekil 4.47. Offset veya Temas Sistemi.
4.2.4.7.2. Kağıt Yüzeyine Sürülecek Kuşe Sütü Miktarının Ayarı
Kağıt yüzeyine sürülecek kuşe sütü miktan aşağıdaki etkenlere bağlıdır:
a. Makineye bağlı etkenler: Silindirler arasındaki basınç, silindirlerin sertliği, silindirlerin oransal hızlan, kağıdın hızı
b. Taşıyıcı tabakanın özellikleri: Kimyasal bileşim), emidliği, dövme ve yapışbrma durumu, nem oranı
c. Kuşe sütünün özellikleri: Kuşe sütünün kuru madde miktan, viskozitesi, akışkanlık durumu* su tutma yeteneği, sıcaklık,
157
Bu etkenlerin istenen kuşeleme şekline göre ayarlanması ve düzenlenmesi üretim mühendisinin görevidir.
4.2.4.7.3. Kuşeleme Makinelerinin Tipleri
4.2.4.7.3.1. Size Press
Size press, normal olarak az miktarda nişasta vs. gibi tutkallan kağıt yüzeyine sürmek İçin kullanılır. Bu arada kuşeleme makinesi olarak da kullanılabilmekte, 10 g/m 2 ve daha fazla kuşeieme yapılabilir. Fakat, kağıt yüzeyi oldukça kusurludur. Yüksek hızlı makinelerde kuşe sütünün viskozitesi ve konsantrasyonu düşük olduğundan bu yöntem kurutma zorluklan yarabr. Şekil 4.48'de görüldüğü gibi yatay, düşey ve eğik size press tipleri vardır.
şekil 4.48. Size Press Tiplert.
Silindirlerden biri sert olup 95° Shore derecesi kauçuk, stonit veya bronz olabilir. Diğeri yumuşak olup 90-92° Shore(20-25 Pusey-Jones)'dur. Düzenli dağılım için krom kaplı yardıma silindirler konmuştur. Kuşe sütü konsantrasyonu %15-40 arasında değişir. Mumlu kağıt, sargılık kağıt, baskı kağıttan, offset kağıtlan, master ve harita kağıtlannın kuşelenmestnde kullanılır. Ortalama taşıyıcı nemi %3-5 arasında olmalı; ancak, yüksek nem kabarmalara neden olur(Pascoe 1965, Jaussaud et Valletle 1974).
4.2.4.7.3.2. Silindirli Kuşeleme Makineleri
4.2.4.7.3.2.1. Massey Makinesi
25 adet silindirden oluşan bu makine 1933 yılında Peter J. Massey tarafından geliştirilmiştir. Consolidated kuşeleme makinesi de denir. 25 silindir kuşe sütünü ayarlar(dozaj), dağıbr ve kağıt üzerine sürer. Bütün silindirler kauçuk kaplıdır. Kauçuk kaplamanın sertliği dozaj silindirlerinde 90-100 P J . , transfer silindirinde 160-180 P J . , uygulayıcı silindirde 50-60 P J . dir. Massey kuşeleme makinesi Şekli 4.49da görülmektedir(Kaulakis 1965, Jaussaud et Vallette 1974).
158
Şekil 4.49. Massey kuşeleme makinesi.
Kuşe tabakasının kalınlığı, dozaj silindirlerinin açıklığının ve oransal hızlannın ayarlanması İle belirlenir. Alt tarafta 2, üst tarafta 3 dağına silindir vardır. Silindirler arasındaki basınç vidalar yardımıyla ayarlanır. Alt uygulama silindirinin hızı kağıt hızı ile senkronize edilir. Üst silindir biraz daha yavaş döner. Normal silindir ömrü 6 ay, taşıyıcı kağıt nemi %4-8 arasında olmalıdır. Düşük nem kalenderleme etkisini azalbr, yüksek nem kararmaya neden olur. İki kez kuşelenen kağıtlarda size press ve trailing blade ite birlikte kullanılabilir. Rotogravür, letterpres, dergi, katalog, offset vs. gibi kağıüann kuşelenmesinde kullanılır.
4.2.4.7.3.2.2. Gravür Kuşeleme Makinesi
Burada, ilke rotogravür ve offset baskı tekniğinde olduğu gibidir. Makine hızı 400 m/dak. yı bulur. Üzerinde besleme silindiri, gravüriü silindir ve uygulayıcı silindir bulunur. Kuşeleme kağıdın bir yüzünde yapıldığı gibi her iki yüzünde de aynı anda yapılabilir.
Besleme silindiri ile gravüriü silindirler birbirleriyle temas etmezler; ancak, kuşe sütü tabakasının kalınlığı ile temasa gelir. Gravür silindiri dozaj ve yayma görevini yapmakta olup bakır, bronz veya çelikten olabilir. Gravüriü kuşeleme makinesi Şekil 4.50'de görülmektedir. Bakır gravürteme için kolay İşlenen bir maddedir ve üzeri kromla kaplanır. Bir gravür silindirinin ortalama ömrü 75-100 gündür(Welliver 1965).
Uygulayıcı silindirler yumuşak kauçuk kaplı olup yüzey gerilim ve yapıştincının etkisiyle aldığı kuşe sütünü kağıda aktanr. Silindir kauçuk veya neopren kaplı olabilir, sertlik derecesi 80-120 P J. dir. Genellikle, %50-60 kah madde içerikli kuşe sütü uygulanırsa da %70 e kadar başanlı uygulama yapılmaktadır. %45 in alhnda İse kuşe sütü fazla akışkan olmaktadır. Bu makine gerek kağıt makinesi üzerinde gerekse ayn olarak kullanılabilir.
159
Şekil 4.50. Gravüriü Kuşeleme Makinesi.
Taşıyıcı tabaka %2-5 arası nemde olmalıdır. Gravüriü kuşeleyici düzenli ve düzgün bir kuşeleme sağlar, dağılım ünlformdur. Ancak, gravüriü silindirler sık sık değiştiğinden zaman kaybı olur. Gravüriü silindirlerin bakımı zordur, kaliteli kuşe sütü hazırlanmasını gerektirip, masraflıdır.
Yukanda belirtilenlerden başka çeşitli silindirli kuşeleme makineleri mevcut olup K.C.M. Klmberiey Clark Mead, St. Regis Faeber kuşeleme makinesi, Champlex kuşeleme makinesi önemli bir kaç tanesidir.
4.2.4.7.3.3. Bıçaklı Kuşeleme Makineleri
Şekil 4.51'de görüldüğü gibi, bu makinelerde kuşe sütü kağıt yüzeyine bir bıçak yardımıyla dağıtılır, sürülür ve dozajı yapılır(Jaussaud et Valette 1974). Bıçaklı kuşeleme makineleri kuşe kağıtlann yaygın olarak kullanılmasında önemli rol oynamışlardır. Çünkü, hızlan çok yüksek, kuşe kalitesi fevkalade olup silindirli kuşeleme makinelerinden daha esnek bir makinedir. Kuşe sütünün kalitesi orta derecede bile olsa daha kolay çalışabilirler.
Kağıt
Şekil 4.S1. Bıçaklı kuşeleme makinelerinin çalışma ilkesi.
0
160
Şekil 4.51'de görüldüğü gibi bir metal bıçak kauçuk bir silindire karşı dayanmıştır. Şekil 4.52' de görüldüğü gibi bıçak kağıt üzerine bir vida yardımıyla Pı basına uygular ve kağıt taralından sürüklenen kuşe sütü de ters yönde P2 hidrodinamik basmanı uygular. Böylece, Pı ve P2 basınçtan bıçağı eğmeye zorlarlar, dolayısıyla 6X açısı e2 ağsına dönüşür. 82 açısı sıfıra yaklaştıkça kuşe tabakasının kalınlığı artar. Kuşe kalınlığını artırmak kjin ya 62 açısı azaltılır, ya da daha fazla Pı basına uvaulanır veva daha ince ve uzun bıçak kullanılır.
Şekil 4.52. Bıçaklı kuşeleme makinesinde açılann değişimi.
4.2.4.7.3.3.1. Metal Bıçaklı Kuşeleme Makinesi
Çok hızlı çalışan bir makine olup kaliteli kuşeleme yapar. Silindirli makinelerden daha esnek olup kuşe sütü kalitesi önemli değildir. Şekil 4.53 A ve B'de görüldüğü gibi kağıt bir karşı silindir etrafında dönerken kanşımı A noktasından bir silindir yardımıyla alır, B noktasında bir metalik bıçak kuşe sütünü kağıt yüzeyine yayar ve dozajını yapar(Richardson 1965). Kuşe tabakasının kalınlığı 5-25 g/m2 arasında değişir. Tabakanın kalınlığı kab madde oranı, sıcaklık ve viskoziteye bağlıdır.
Şekil 4.53. Bıçaklı kuşeleme makineleri. f
161
4.2.4.7.3.4. Döner Çubuklu Kuşeleyid (Champion Tipi)
193onarda geliştirilen bu makine en basit sistemlerden birisidir. Şekil 4.54'de görüldüğü gibi kağıt yüzeyine önce fazlaca kuşe sütü uygulanır, sonra da b'm döner çubuk kuşe sütünün fazlasını kağıt yüzeyinden alır. Daha sonra, kağıt bir kurutucuda kurutulur. Döner çubuğun çapı 6-9 mm. olup ihtiyaca göre şekillendirilebilir. Kuşelemede viskozite önemli bir sorun yaratmaz, kuşe kalınlığı katı madde oranı yardımıyla ayarlanmakta, kağıt yüzeyi düzgün olduğu oranda kuşeieme daha kaliteli olmaktadır. Kağıt ve karton kuşelemede kullanılmaktadır(Whelpton 1965).
Kağıt Döner çubuk
Fazla sıvanın alımı
Şekil 4.54. Döner çubuklu Champion kuşeieyîci.
Ambalaj, baskı ve etiket kağıtiannın kuşelenmesinde başarıyla uygulanmaktadır. Hız 300 m/dak. yı bulur. Nispeten az sorun olmakta, bakım kolay olup döner çubuk kendi kendine temizlenebilir.
4.2.4.7.3.5. Hava Akımlı Kuşeleyîciler (Air Knîfe)
Şekil 4.55'de hava akımlı kuşeleyid görülmekte olup hava akımlı kuşeleyidler büyük esneklik göstermekte, kuşe sütünün kağıt üzerine dağılımı ve miktan hava akımı yardımıyla sağlanır. Hava hızı istendiği gibi artinlıp azaltılmakta, kuşe tabakasının kalınlığı istendiği gibi ayarlanabilmektedir. Sıkıştırılmış hava "kağıt üzerine genişliği boyunca İnce bir yank teinden verilir. Kağıt hiçbir metalik kısımla temas etmemekte ve yapay emülsiyonlar kağıda kolaylıkla sürüIebiImektedir(Sb'nchfleId et al . 1965).
Ters yönde dönen kaygan silindirler kuşe sütünün iyi dağılımını sağlar. Böylece, karışımca besleme, dozaj(hava akımı ile), düzenli kuşeieme (kaygan silindirler) kısımlan birbirlerinden ayn olarak işlerler.
Hız istendiği gibi' ayarlanabilir. Kuşe kalınlığını ayarlamak için kağıt üzerine gönderilen havanın basıncını ayarlamak yeterlidir. Uygulama silindiri kağıtla aynı yönde veya ters yönde döner. Bu silindir kauçuk, paslanmaz çelik veya krom kaplı olabilir. Uygulama silindiri kağıt hızının %151 ile
%100'ü arasında değişir. Karşı silindir krom kaplı, metal veya paslanmaz çelik olabilir.
Şekil 4.55. Hava Akımlı kuşeleyid (Air Knife).
Hava yangının genişliği 0.06-0.08 mm. olup düzgün bir hava akımı verecek şekilde dizayn edilmiştir. Yankla kağıt arası 0.2-0.4 mm dolayında, akımın açısı 43° dir. Hava basıncı 1-6 psi olup, 1 psi yeterli düzgünlük sağlamaz, 6 psi'den sonra ise çalıştırma sorunlan artar. Kuşe sütü fazlası tekrar geriye gönderilir. Makine hızı 100-500 m/dak. arasında değişebilir, karton için bu hız 80-250 m/dak. arasındadır.
Kuşe tabakasının kalınlığı hava basıncına, makine hızına, viskoziteye, kati madde oranına bağlı olarak ayarlanabilir. Kuşe sütünün katı madde oranı %30-55 arasında olup ortalama %42'dir. Maksimum viskozite 1000 santipuaz olup ortalama değer 100-400 santipuaz Brookfield viskozitesidir.
Hava akımı düzenli ve yabancı maddelerden annmış olmalıdır. Kağıdın iki yüzünün kuşelenmesi için ara bir kurutma kademesi gereklidir. Kağıdın nemi %4-8 arasındadır. Düşük nem kalenderleme etkisini azaltır, yüksek nem ise kararmaya neden olur.
Avantajı: Kolay ayarlanması, kağıt ve kuşe sütünün kalitesinin fazla önemli olmamasıdır.
Sakıncası: Kah madde oranı ve viskozitenin düşük olması. Enerji tüketimi gerektirdiğinden hava akımının pahalı olması. Geri dönen kuşe sütünün hava akımından dolayı köpüklü olmasıdır Hava bıçağının birkaç saatte bir temizlenmesi gerekir. Tek taraflı kuşeieme yapılabilir, çift yüzün kuşelenmesi yeniden kurutmayı gerektirdiği gibi daha karmaşık ve daha pahalıdır.
162 163
4.2.5. DİĞER ÖZEL AMAÇLAR İÇİN KULLANILAN MADDELER
Bu maddeleri aşağıdaki gruplara ayırmak mümkündür:
A. Kağıda sağlamlık veren maddeler, B. Mlkroorganlzmalann gelişmesini önlemek için kullanılan maddeler, C. Ziftlenmeyi kontrol için kullanılan maddeler, D. Tutundurucu maddeler, E. Köpük söndürücüler ve önleyiciler, F. Yüzey aktif maddeler.
4.2.5.1. Kağıda Sağlamlık Veren Maddeler
Kağıda sağlamlık veren maddeler, ıslak sağlamlık (wet strength) ve kuru sağlamlık (dry strenth) veren maddeier olmak üzere ikiye aynlırlar. Bir kağıdın ıslak sağlamlığı:
Islak sağlamlık X 100 % Islak sağlamlık =
Kondisyonlanmış haldeki sağlamlık
şeklinde ifade edilir. Islak sağlamlık maddeleriyle muamele edilmemiş kağıtlarda ıslak dayanıklılık çok zayıf olup kuru sağlamlığın %2-4'ü kadardır. Oysa, ıslak dayanıklı kağıtlarda bu oran %15-70 arasındadır. Eğer, bir madde kağıdın ıslak dayanıklılığını kuru sağlamlığın %151ne çıkanyorsa o maddeye ıslak dayanıklılık maddesi denir( Chene et al . 1972). Kondisyonlanmış haldeki sağlamlık ise 20°C ve %65 nispi nemde ölçülen sağlamlıkbr. Kondisyonlanmış haldeki sağlamlığı artıran, fakat ıslak sağlamlığı değiştirmeyen maddelere kuru sağlamlık maddesi denir.
Bazı önemli ıslak sağlamlık maddeleri hakkında aşağıda kısaca bilgi verilmiştir.
Malamın Formaldehit: Melamîn ve formaldehitin reaksiyonu sonucu meölol melamin oluşur. Bu reaksiyon sonucu oluşan trimebiol melamin kağıtçılıkta kullanılır. Trimeb'lol melamin suda melaminden daha fazla, asit çözeltide ise daha da çok çözünür. Formülü aşağıda gösterildiği gibidir.
NH-CH 2OH
N N
II I OH H ıC-HN-C C-NH-CHjOl-
Trimeölol melamin
164
Melamin sulu çözeltide kondanzasyon yoluyla su ve formaldehit kaybederek pollmerleşir. Su kaybı sonucu eter bağı formaldehit kaybı sonucu da metilen bağı oluşur( Chene et al . 1972)
R - NR - C H 2 - OH + H - 0H2C - NH-R • R-NH-CH 2 - 0 -H 2 C- NH-R
eter bağı oluşumu
- N H - C H 2 - 0 - H 2 C - N H - R . • - N H - C H 2 - N H - R metilen bağı oluşumu
Kağıtçılıkta melamin formol %0,S-5,0 oranında hamur içine süspansiyon halinde kablır. Sonra, süspansiyona HCI katılarak ortam asitlendlriiir. Polimerizasyonu sağlamak için süspansiyon 8-24 saat kadar olgunlaşmaya bırakılır, bu sırada viskozite artar, yani polimerizasyon ilerler. Melamin formaldehitin tutunması iyon mübadelesi ile olur. Islak sağlamlık veren maddeier ya daha önce oluşan hidrojen bağlannı ıslandıktan sonra muhafaza ederek ya da sudan az etkilenen yeni bağlar oluşturarak etkili olurlar( Neogi et al . 1980 ). Melamin formaldehit yukanda bahsedildiği gibi yeni bağlar oluşturarak etkili olmaktadır.
Karboksll, karbonil ve fenolik hidroksil gibi asidik gruplan fazla olan hamurlarda tutunma iyidir. Bünyesindeki azot atomundan dolayı polimer katyoniktir ve ağartılmamış kimyasal hamurlarda tutunma yan kimyasal hamurlardan daha iyidir. Kurutma ile temno-sertleşme olmaktadır. Melamin formol karton yapımında, para kağıtlarında, fotoğraf kağıtlarında, harita kağıtlannda %4-5 oranında, ambalaj kağıtlannda %0,5- l ,0 arasında kullanılmaktadır. Ayrıca, masa örtüleri ve filtre kağıtları melamin formaldehit ile muamele edilmekte ve ısiak sağlamlığı %60-70 oranında artırmaktadır.
Üre Formaldehit: Kalsiyum siyanamidden veya aşağıdaki formüle göre amonyak ve karbon dloksitten elde edilir
s N H 2 y N H 2
C 0 2 + 2 N H 3 — * C O —+• CO + H z o X O N H 4
X N H 2
Üre
Suda litrede 100 gram çözünür ve çözeltileri alkali reaksiyon verir. Bazik ortamda formaldehit ile mono ve dimetilol üre oluşturur. Asit ortamda sülfiüer gibi değiştirici maddelerin etkisiyle metilol üre su kaybıyla kordanzasyon reaksiyonuna uğrar ve doğrusal ya da dallanmış polimer o!uşturur(Chene et al. 1972).
y NH-CHJ Or-nO= -<CH2-NH-CO-NH)^
165
Üre formaldehit kağıt hamuruna süspansiyon halinde katılır. Çoğu zaman olgunlaştırma gerekmez. Tutunması %7Q dolayındadır. Ağartılmamış hamurlarda daha iyi tutunur. Katılma döyücüde veya daha sonra yapılır. Kurutma sırasında termo-sertleşme olur. Üre formol, meiamln formol gibi ıslak sağlamlık, yüzey düzgünlüğü ve boyutsal kararlılık sağlar.
PoHefa' lenimin(Pol imin): Etanol aminin sülfürik asitle muamelesinden elde edilir.
m^CH2 (CH2-NH-CH2)—
Kağıda % 0,1-2,0 oranında katılır. Opömum pH 7-9 arasındadır. Islak sağlamlığı artırır. Aynca, kümelendirici ve tutundurucu madde olarak da kullanılır. Kağıdın sararmasına neden oiur, beyazlık azalır.
Ka rboks i l i k as i t l e r : Karboksil gruptan alkolik hidroksil gruptan ile reaksiyona girerek esterler oluştururlar. Eğer, selülozik lifler uygun koşullar altında polikarboksilik asitlerle muamele edilirse kovalent bağlar oluşur. Polfakrilik asit ve dîtîodikarboksilik asitler bu amaçla kullanılmakta ve %50 ye varan oranlarda ıslak sağlamlık elde edilmektedir(Neogi et a l . 1980).
Diğer ıslak sağlamlık veren maddelerden bazıları, penol formaldehit, polipropilenimin, dialdehit nişasta, poliamld, poliamin ve eplklorhidrin gibi maddelerdir.
Kuru sağlamlık veren maddeler ise lif süspansiyonuna az miktarlarda katıldıklarında kuru sağlamlığı %30-60 oranında artırırlar. Böylece, daha az lif kullanarak aynı sağlamlıkta kağıt yapılabileceğinden hammaddeden tasarruf sağlanabilir.
Anyonik poliakrilamid şap ile birlikte kullanılır. %0.25-0.50 oranında kullanıldığında sağlamlığı %30-50 oranında artırmaktadır. Aynca, kümelenme ile kırıntı liflerin ve dolgu maddelerinin tutunmalarını artırır. Kullanma pH'sı melamin formol gibi 4.5-5.0 dolayındadır. Kullanılan poliakrilamidin molekül ağırlığı arttıkça tutunma miktarı da artmaktadır. Uygulamada " A c c o s t r e n g t h " adıyla kullanılmaktadır(Unke 1962,1968).
Anyonik polistlren sülfonat % 2 - 3 oranında lif süspansiyonuna katılınca kuru haldeki sağlamlık%30-50 oranında artmakta ve kırıntı liflerin tutunması iyileşmektedir(Eroğlu 1976).
166
4.2.5.2. Kağıt ve Kağıthamuru Fabrikalarında Birikinti Kontrolü
Kağıt ve kağıthamuru fabrikasında birikintilerin kontrolü modern kağıt üretiminde en önemli gereklerden birisidir. Ufler, su, ekstraktjf maddeler, hava, mikroorganizmalar ve katkı maddeleri arasındaki karmaşık ilişkiler sonucu değişik özelliklerde birikinti ve çamurlar oluşur. Bu birikintiler kağıt makinesi üzerinde çalışmayı güçteşrjrdiği gibi kağıt kalitesini düşürür, üretim kaybına neden olur ve bakım masraflannı artırır.
Kağıthamuru ve kağıt fabrikasında kullanılan birikinti (deposit) deyimi geniş anlamda kullanılmakta olup, fabrika içinde herhangi bir yerde oluşan, istenmeyen, mikrobiyolojik olmayan karakterdeki çamur birikintileridir. Daha dar anlamdaki terimler ise çamur (slime), kefeki taşı (kabuklanma), köpük, kir, alüminyum jeli ve yapıştırma reçinesidir. Herhangi bir fabrikada bunların iki veya daha fazlası birikinti oluşturabilir.
Aşağıdaki sayılan nedenlerden dolayı modern fabrikalarda birikinti sorunu daha belirgin ve daha sık ortaya çıkar:
1- Daha hızlı, büyük ve karmaşık kağıt makinelerinin kullanılması. 2- Daha çok katkı maddeleri kullanılması. 3- Suyun mükerrer kullanımının artması. 4- Atık kağıtların daha yüksek oranlarda kullanılması.
Bu nedenlerle modem kağıt makinelerinde birikinti kontrolü daha dikkatli ve düzenli yapılmalıdır (Applîng 1955, Buckman ve May 1970). Özellikle suyun mükerrer kullanımının artması kağıt fabrikasında çözünmüş kab madde ve askı halindeki maddelerin artması anlamına gelecektir. Bu da su içinde mikrobiyolojik etkinliklerin artması dolayısıyla çamur sorununu daha da önemli hale getirecektir.
4.2.5.2.1. Mikrobiyolojik Çamurlar
Mikroorganizmalar kağıt yapımı işleminde ağacın kesilmesinden kağıdın kullanımının sona erdiği süre arasında etkili oian canlılardır (Appling 1955, Buckman ve May 1970, Diehm 1962, Humiston 1955, Martin 1955).
Adlarından da anlaşıldığı üzere mikroorganizmalar en basit canlı formudurlar. Tanmsal artıklar, odun, yaprak, deri, petrol, kimyasal madde, plastik, tekstil, boya, kağıt v.s. gibi her çeşit organik maddeyi özümleyerek çürütme yetenekleri vardır. Bu özellikleri ile bir yandan zararlı olurken, diğer taraftan doğada organik madde devrinin sağlanmasında ve dengenin korunmasında önemli bir rol oynarlar. Eğer organik maddeleri aynşürmasaiardı yeryüzü hayvan ve bitki artıklarıyla dolacak ve yaşanmaz hale gelecekti. Aynca, bu ayrıştırma sonucu bitkilerin ve hayvanların
167
beslenmesi İçin gerekli olan su, C 0 2 ve besin maddeleri yeniden devreye sokularak doğal yaşam zincirinin devamlılığı sağlanmaktadır. Diğer taraftan, antibiyotik, içki, süt ürünleri ve alkol v.s. gibi maddelerin üretiminde bu canlıiar yararlı görevler yapmaktadırlar. Görülüyor ki, mikroorganizmalan tümüyle yok etmek değil onlarla birlikte yaşamasını öğrenmek zorundayız (Eroğlu 1984, Diehm 1962, Buckman ve May 1970).
Diğer yaşam biçimlerinde olduğu gibi mikroorganizmalar organik maddeleri ayrıştırmak ve özümlemek için enzimleri kullanırlar. Selülozu parçalamak için kullanılan enzime "selülaz" denir. Ancak, selülozu parçalamada selülaz enzimine yardımcı oian koenzimler hakkındaki bilgiler sinirlidir. Mikroorganizmalarca selülozun aynşbnlması biyokimyasal zincirleme bir reaksiyon olup sonunda selüloz glükoza dönüşür. Aynca, şeker asitleri, alkoller, CO2, su gibi birçok ara ürünler de oluşur. Kromotografik deneylerde selülozun mikroorganizmalarca aynşbnlması sürecinde sellobioz ve glükozun arttığı, buna karşılık selülozun azaldığı belirlenmiştir. Bu reaksiyonlardaki enerji ilişkileri selülozun parçalanarak bireysel moleküllere aynldığını göstermekte, doğrusal anhidroglukoz zincirlerinin glükozidik bağiannın hidrolizlenerek kopanldığı ve daha kısa zincirler oluştuğunu göstermektedir (Diehm 1962).
4.2.5.2.1.1. Mikroorganizmaların T ip l e r i
Mikrobiyoloji ilmi bakteriyoloji, ztmoloji, mikoloji ve enzimoloji gibi dallara aynlır. Bunlardan bakteriyoloji bakterileri, mikoloji küfleri, zimoloji mayalan, enzimoloji ise enzimleri inceler.
Bakteriler, yosun, maya tipi mantarlar ve küf mantarlan kağıt fabrikası sistemleri içerisinde ürerler. Bu organizmalann üremesini önlemek İçin yapılannın, türlerinin ve davranışlarının iyi bilinmesi başanlı bir mücadele için önemlidir. Bir kağıt fabrikası içinde en çok zarar yapanlar bakteriler, mantarlar ve yosunlardır. Daha az olarak da mayalar ve protozoalardır.
Mikroorganizmalar bitkisel _ hücrelerden oluşmakla birlikte bazı organizmalar spor denen üreme hücreleri oluştururlar. Mantarlar üremelerinin belirli kademelerinde bol miktarda spor üretirler. Bazı büyük bakteriler de spor üretirler. Bir spor gelişmiş bitkilerin tohumuna tekabül eder ve organizmanın latent devresini temsil eder. Sporların uygun olmayan koşullara dayanıklı kalın çeperleri vardır. Bu sayede, susuzluk, soğuk, yüksek sıcaklık gibi ekstrem koşullara dayanırlar. Uygun koşullar sağlandığında yeniden üremeye başlarlar. Ancak, genellikle bakteriler bölünme ile çoğalıp, 1-2-4-8-.... gibi geometrik dizi şeklinde ürerler ve koşullar uygun olduğu sürece üreme devam eder (Casey 1960, Chievarina 1963).
168
4.2.5.2.1.1.1. Yosunlar (Algler)
Yosunlar tek hücreler ve birbirine yapışık koloniler halinde yaşayan bitkilerdir. Rlamentler (şeritler) halindeki yosunlar birbirlerine benzer, yeşil kloroplastlarca zengin hücreler olup ancak ışık mevcudiyetinde gelişebilirler. Mavi ve yeşil yosunlar olmak üzere iki gruba aynlııiar. Bazı yosunlar ise hareket edebilirler. Işığa gereksinim duyduklanndan sulu ortamın üst tabakalannda bulunurlar. Bu nedenle de, bol ışık ve havanın bulunduğu açık su depolannda gelişirler. Dolayısıyla, fabrikanın besteme suyunda bulunurlar, fakat kapalı ışıksız yerlerde üremezler. Bakteriler ve mantarlar kadar kağıt üretiminde zararlı olmamakla birlikte zaman zaman üretimi aksabrlar, kağıt içinde san,yeşilimsi lekelere neden olurlar.
4.2.5.2.1.1.2. Bakteriler
Bakteriler klorofilden yoksun olduklanndan basit elementlerden sentez yapamazlar. Bu nedenle, ya canlı bitki ve hayvanlar üzerinde parazit olarak veya ölü canlılar üzerinde saprofit olarak yaşayarak onlann organik besinlenni özümlerler. Bakteriler çok küçük canlılar olup boylan 0,1-2 mikron arasındadır. Tek hücreli bitkiler olan bakteriler çoğunlukla küresel (coccus), çubuk (basil) veya kavisli (vibrio) şeklindedirler. Çoğunluğu siler, bazılan da müsilajlı kılıfla çevrilidir. Bu siller ve müsilaj yüzeylere tutunmalannı sağlarlar (Şekil 4.56 Chievarina 1963). Bakteriler dairesel, çubuk, çomak veya iplik şeklinde olabilirler. Şekil 4.56'da bakterilerin çeşitli şekilleri görülmektedir.
3 <i 5
Şekil 4.56. Bakteriler. 1. Yuvarlak, 2. Çubuk, 3. Ondüleli, 4. Kırbaçtı, 5.Müsilajlı bir kılıfla çevrili.
Bakteriler genellikle bölünme ile çoğalırlar. Koşullar elverdiği sürece üremelerine devam ederler. Ortam uygun değilse latent hale geçerler, tekrar koşullar uygun olunca yeniden üremeye başlarlar. Gelişme hızlan çok yüksek
169
olup kendi haline bırakılmış olan bir bardak suda gelişme hızı aşağıdaki şekilde belirlenmiştir (Chievarina 1963).
Süre (saat) 1 cm 3 deki bakteri sayısı 0 48 2 125 24 30.000 48 125.000 72 600.000
Saf kültür yapılması halinde bîr bakterinin bölünme süresi 20 dakikadır. Endüstriyel sularda ise 30-40 dakikadır. 24 saat içinde sayıları genellikle 100.000 ile 1 milyon arasında değişir. Ortama nişastalı maddeler, protein ve fosfatların katılması halinde ise bir büyüme patlaması olur (Barnoud 1972).
Karton fabrikalarında beyaz su içindeki bakteri miktarı 1 c m 3 de 100 milyonları bulabilir. Buna karşılık, kağıt fabrikalarının sularında 1 a n 3 birkaç yüz bin bakteri sayılabilir. Fabrikada kaygan merdivenler, kaygan makine kenarları, depoların kaygan duvarları ve yüzeyler bakterilerin fazla geliştiğini ve çamur oluşumunu gösterir.
Bir kağıt fabrikasında bakteriler üç grupta toplanabilir (Casey 1960) : Bunlar;
1. Spor oluşturan bakteriler: Bacillus subtilis, Bacillus pumilus, Bacillus megatherium, Bacillus cereus.
2. Spor oluşturmayan bakteriler : Pseudomonas, Proteus, Achromabacter, Flayobacterium, Alcaligenes, Cellulomanas, Aerobacter, Escherichia coli. Bunlardan Aerobacter aerogene kağıt fabrikalarında en çok çamur oluşturanlardan birisidir.
3. Filametli bakteriler : Actinomyces, Crenothrix, v.s.
Gelişmeleri için oksijene gereksinim duyaniara aerobik, oksijene gereksinim duymayanlara anaerobik bakteriler denir. Her iki koşulda da gelişenlere fakültatif bakteriler denir. Bakteriler ışığa gereksinim duymadıklarından gelişmeleri 24 saat devamlıdır. Aerobik bakteriler gelişmek için atmosferik oksijene gerek duyarlar. Anaerobik bakteriler oksijenlerini kimyasal olarak sağlarlar. Kağıt fabrikalarında bakterilerin biyolojik gelişmeleri beyaz su ve artık suyundaki organik maddeleri oksido redüksıyon yoluyla özümlemeleriyle olur. Bu olay aerobik bakteriler halinde (Nasser 1971, Eroğlu 1984) :
CxHyd + n 02 -Ma • x H 2 0 + y C 0 2 + Qc-Hy-Oj + B
Şeklinde formüllendirilebilîr. Burada Cx-H y-Cy organik madde miktarı C
170
H O organik madde miktarından azdır. Buna karşılık üreyerek çoğalma sonucu B son bakteri kitlesi b başlangıç bakteri kitlesinden fazladır. Anaerobik bakteriler halinde ise:
CytyD, + b' ^ k H 2 0 + C 0 2 + OM + B' dür.
Yine burada, üreme sonucu B' bakteri miktarı b" bakteri miktanndan fazla olup, buna karşılık OM organik madde miktan cy-lyû* organik madde miktanndan azdır.
Bakterilerin yaşaması için gerekli olan maddeler iyon halinde ve az miktarlarda K, Mg, S, Na, -Fe, Ca, Cl , N, P ve fosfatlar ile azotlu maddelerdir. Aynca iz halinde Cu, Mn, Zn, Co, Mo, Va, v.s. gibi iyonlar gereklidir (Chievarina 1974).
Bakteriler esas beslenmelerini karbonhidrattan özümleyerek sağlarlar. Ligriın ve onun degradasyon ürünleri çoğu mikroorganizmalara karşı dayanıklı olup, ancak yüksek mantarlar lignini tümüyle özümleyebilmektedirler(Kirketal, 1980). Bakteriler etrafını çevirdikleri maddeleri salgıladıkları enzimlerle aynşnnrlar ve oluşan çözelti ozmoz yoluyla bakteri hücresine nüfuz eder. Hücre içinde yapı ve şekil değişikliğine uğramış halde depo edilir veya yeni bakterilerin üremesinde kullanılır (Chievarina 1974).
Odundan ve sudan gelen mikroorganizmalar tarafından bulaşünlan mekanik hamurun mikroorganizmaları hamur üretimi sırasında ölmezler. Oysa, kimyasal hamurlar pişirme kazanından çıkışta sterildirler. Ağartma ve kurutmadan sonra da pratik olarak sterildir. Bir kağıthamuru % 90 kurulukta depolanırsa bu koşullarda mikroorganizmalann gelişmesine uygun bir ortam oluşturmaz. Ancak, %70 kurulukta önemli oranda mikroorganizma gelişmesi beklenmelidir. Bunun üzerindeki nemlerde İse bol miktarda gelişme beklenmelidir. Bu nedenle % 50 kurulukta ve topaklar halinde üretilen hamurlarda boi miktarda mikroorganizma gelişmesi olacağından özel önlemier alınması gereklidir {Diehm 1962).
4.2.5.2.1.1.3. Mantarlar
Mantarlar çok hücreli bitkilerden olup miseller veya filamenrJer halinde ürerler (Şekil 4.57. Chievarina 1963). Kağıt fabrikalannda koşullar mantarlann gelişmesi için oldukça uygundur. Mantarlar bakteriler gibi klorofilden yoksun olup parazit veya saprofit olarak yaşarlar. Üremeleri miseller yardımıyla olabildiği gibi sporlarla da çoğalırlar. Her misel veya spor yeni bir generasyonun gelişmesini sağlar. Kağıt fabrikasında sık sık üreyerek büyük parçalar halinde kopan biyolojik çamurlar oluştururlar. Mantarlann çoğu oksijen gerektiren organizmalar olup oksijenin bol olduğu yerlerde yetişirler. Isıya ve kimyasal maddelere bakteriler ve yosunlardan daha
171
dayanıklı olduklanndan yok edilmeleri daha zordur. Mantarlar asidi ortamları tercih ederler. Tanımlan sporlanna göre yapılabildiği gibi üreme organlannın şekline göre de yapılabilir. Kağıt fabrikası ortamında yetişen 100 çeşit mantardan 10-20 kadan zararlı olabilir (Casey 1960, Chievarina 1963). Kağıtçılığı ilgilendiren mantarlar küf b'pi veya maya tipi mantarlardır.
Şekil 4.57. FilamentJi Mantarlar.
1. Küf tipi mantar: Küf tipi mantar (filamentli), sporlar İçeren bir üreme organını taşıyan ince sporlardan oluşmuştur. Sporlar genellikle kondiyofor veya sapı ucundan tipik bir demet şeklinde büyürier. Bölmeli veya bölmesiz olabilirler. Görünümleri algleri andınr, fakat filamentler daha İncedir (birkaç mikron). Filamentlerin tamamı miseli oluşturur. Önemli türleri: Penicilum, Fusarium, Trichoderma, Alternaria, Spîcaria, Botrytis, Citromyces ve Aspergillus.
2. Maya tipi mantarlar: Maya tipi mantarlarda sporlar kondiyoformun ucundaki tepede üremezler, bunun yerine dallanma diye bilinen bir yöntemle fNamenb'n yan kısmında oluşurlar. Kağıt fabrikalannda rastlanan en önemlileri : Oidium ve Monilia' dır (Casey 1960, Chievarina 1963). Mayalar büyük bakterilere benzeyip birçok fermantasyonun nedenidirler.
4.2.5.2.1.2. Mikroorganizmaların Üreme Koşulları
Mikroorganizmalann tür sayısı ve varyeteleri muazzamdır. Üreme koşulları birçok etkene bağlıdır. pH, sıcaklık, ışık, nem, ortamın kimyasal bileşimi, besin maddeleri v.s. dir. Mikroorganizmalann ortama uyum yeteneği oldukça yüksektir, Yaşamları için su vazgeçilmez bir unsurdur. Ancak, çok kuvvetli asit ve bazik ortamda yaşayamazlar. Aynca, çok yüksek ve çok düşük sıcaklıklarda, yüksek konsantrasyonlu kimyasal maddelerin içinde yaşayamazlar.
Mikroorganizmalar üreme için zamana gerek duyarlar. Kağıt
172
fabrikasında az sayıda mikroorganizma sorun yaratmaz. Sayılan on binleri bulunca büyüme hızian korkunç derecede artacağından sorun yaratmaya başlarlar. Zaten kontrolde genel ilke bu aşamaya gelmeden önlem alınmasıdır. Kağıt fabrikalannda rafinörden kağıdın çıkışına kadar 2-10 saatlik bir süre geçer. Diğer çevresel etkenler uygun olduğu taktirde bu süre mikroorganizma sayısının büyük ölçüde artması için yeterlidir.
Kağıt hamurlan suda çözünen şekerler; nişasta, ekstraktifler, selüloz ve hemlselülozlarca zengin bir kaynaktır. Aynca, sudan ve odundan mineral maddeler sağlanır. Üstelik, katkı maddeleri de iyi bir besin oluştururlar. Tüm bunlar kağıt fabrikası ortamının mikroorganizma faaliyeti İçin uygun olmasını sağlar.
Mikroorganizmalann büyümesini kontrol eden en önemli faktörlerden biri de kimyasal ortamdır. Üremeleri İçin mineral maddeler ve tuzlar, şekerler, nişasta, koloidal maddeler, selüloz, bazı azotlu ve fosfatlı bileşikler gereklidir. Örneğin, demir tuzlan içeren bir ortamda filamentli demir bakterilerinin üremesi hızlanabilir. Protein gelişmeyi hızlandırmakta, kazein stimülan rolü oynamaktadır. Bazen de oldukça zehirli çevre koşullarına uyum gösterebilirler (acdimatization) (Buckman ve May 1970, Casey 1960, Diehm 1962).
Üremeyi etkileyen diğer önemli bir faktör de ortamın pH'sı olup, bakteriler nötr veya hafif alkali ortamı severler. Genellikle, 6-8 arası pH'da en iyi ürerler. Bakterilerin birçoğu pH 5'in albnda üremezler. Dövücüde pH değeri genellikle 4,5-5,0 olduğundan (yapışbrma dolayısıyla) hu noktada bakteri üremesi önlenir. Bu durum kağıt hamuruna şap katılmasından sonra bakteri sayısının azalmasının nedenini açıklamaktadır. Aynca, şapın pH dışında bir önleme etkisi vardır.
Algler üremek için ışığa gereksinme duyan tek mikroorganizmadır. Bu yüzden açıktaki su depolan ve bol ışığın bulunduğu yerlerde gelişirler. Mantar ve bakteriler ışığa gereksinim duymadıklanndan 24 saat gelişirler, birçok hallerde ışık gelişmelerini engeller.
Mikroorganizmalann oksijen istekleri arasında büyük farklar bulunduğundan mevcut atmosferik oksijen miktan veya hava basına önemli bir diğer etkendir. Kağıt makinesinde süzülme sırasındaki düşüşler özellikle elek alb suyuna bol çözünmüş oksijen sağlar. Anaerobik bakteriler oksijeni dolaylı olarak kimyasal yolla alırlar, havadaki oksijenden zehirlenirler. Fakültatif bakteriler ise hem çözünmüş oksijeni hem de organik maddelerden çıkan oksijeni kullanırlar. Genellikle kağıt fabrikası mikroorganizmaiannın çoğu aerobiktir. Diğer önemlileri ise: Fakültatif Coliform bakterileri, Penicilium ragueforti ve anaerobik Miaospora desulfurîcans'lardır (Casey 1960). Anaerobik bakteriler depo duvarlan gibi kapalı yerlerde gelişme olanağı bulurlar. f
173
dayanıklı olduklarından yok edilmeleri daha zordur. Mantarlar asitli ortamları tercih ederler. Tanımlan sporlanna göre yapılabildiği gibi üreme organlannın şekline göre de yapılabilir. Kağıt fabrikası ortamında yetişen 100 çeşit mantardan 10-20 kadan zararlı olabilir (Casey 1960, Chievarina 1963). Kağıtçılığı ilgilendiren mantarlar küf tjpî veya maya tipi mantarlardır.
Şekil 4.57. Filamentli Mantarlar.
1. Küf tipi mantar: Küf tipi mantar (filamentli), sporlar içeren bir üreme organını taşıyan İnce sporlardan oluşmuştur. Sporlar genellikle kondiyofor veya sapı ucundan tipik bir demet şeklinde büyürler. Bölmeli veya bölmesiz olabilirler. Görünümleri algleri andınr, fakat fiiamentler daha İncedir (birkaç mikron). Fîlamentlerin tamamı miseli oluşturur. Önemli türleri: Penicilum, Fusarium, Trichoderma, Altemaria, Spicaria, Botrytis, Citromyces ve Aspergillus.
2. Maya tipi mantarlar: Maya tipi mantarlarda sporlar kondiyoformun ucundaki tepede üremezier, bunun yerine dallanma diye bilinen bir yöntemle filamenün yan kısmında oluşurlar. Kağıt fabrikalannda rastlanan en önemlileri : Oidîum ve Monilia' dır (Casey 1960, Chievarina 1963). Mayalar büyük bakterilere benzeyip birçok fermantasyonun nedenidirler.
4.2.5.2.1.2. Mikroorganizmaların Üreme Koşullan
Mikroorganizmalann tür sayısı ve varyeteleri muazzamdır. Üreme koşullan birçok etkene bağlıdır. pH, sıcaklık, ışık, nem, ortamın kimyasal bileşimi, besin maddeleri v.s. dir. Mikroorganizmalara! ortama uyum yeteneği oldukça yüksektir, Yaşamları için su vazgeçilmez bir unsurdur. Ancak, çok kuvvetli asit ve bazik ortamda yaşayamazlar. Aynca, çok yüksek ve çok düşük sıcaklıklarda, yüksek konsantrasyonlu kimyasal maddelerin içinde yaşayamazlar.
Mikroorganizmalar üreme için zamana gerek duyarlar. Kağıt
fabrikasında az sayıda mikroorganizma sorun yaratmaz. Sayılan on binleri bulunca büyüme hızlan korkunç derecede artacağından sorun yaratmaya başlarlar. Zaten kontrolde genel ilke bu aşamaya gelmeden önlem alınmasıdır. Kağıt fabrikalannda rafinörden kağıdın çıkışına kadar 2-10 saatlik bir süre geçer. Diğer çevresel etkenler uygun olduğu taktirde bu süre mikroorganizma sayısının büyük ölçüde artması için yeterlidir.
Kağıt hamurlan suda çözünen şekerler; nişasta, ekstraktifler, selüloz ve hemiselülozlarca zengin bir kaynaktır. Aynca, sudan ve odundan mineral maddeler sağlanır. Üstelik, katkı maddeleri de iyi bir besin oluştururlar. Tüm bunlar kağıt fabrikası ortamının mikroorganizma faaliyeti için uygun olmasını sağlar.
Mikroorganizmalann büyümesini kontrol eden en önemli faktörlerden biri de kimyasal ortamdır. Üremeleri için mineral maddeler ve tuzlar, şekerler, nişasta, koloidal maddeler, selüloz, bazı azotlu ve fosfatlı bileşikler gereklidir. Örneğin, demir tuzlan içeren bir ortamda filamentli demir bakterilerinin üremesi hızlanabilir. Protein gelişmeyi hızlandırmakta, kazein stimülan rolü oynamaktadır. Bazen de oldukça zehirli çevre koşullanna uyum gösterebilirler (accllmatization) (Buckman ve May 1970, Casey 1960, Diehm 1962).
Üremeyi etkileyen diğer önemli bir faktör de ortamın pH'sı olup, bakteriler nötr veya hafif alkali ortamı severler. Genellikle, 6-8 arası pH'da en iyi ürerler. Bakterilerin birçoğu pH 51n albnda üremezier. Dövücüde pH değeri genellikle 4,5-5,0 olduğundan (yapıştırma dolayısıyla) hu noktada bakteri üremesi önlenir. Bu durum kağıt hamuruna şap katılmasından sonra bakteri sayısının azalmasının nedenini açıklamaktadır. Aynca, şapın pH dışında bir Önleme etkisi vardır.
Algler üremek için ışığa gereksinme duyan tek mikroorganizmadır. Bu yüzden açıktaki su depolan ve bol ışığın bulunduğu yerlerde gelişirler. Mantar ve bakteriler ışığa gereksinim duymadıklanndan 24 saat gelişirler, birçok hallerde ışık gelişmelerini engeller.
Mikroorganizmalann oksijen istekleri arasında büyük farklar bulunduğundan mevcut atmosferik oksijen miktan veya hava basına önemli bir diğer etkendir. Kağıt makinesinde süzülme sırasındaki düşüşler özellikle elek altı suyuna bol çözünmüş oksijen sağlar. Anaerobik bakteriler oksijeni dolaylı olarak kimyasal yolla alırlar, havadaki oksijenden zehirlenirler. Fakültatif bakteriler ise hem çözünmüş oksijeni hem de organik maddelerden gkan oksijeni kullanırlar. Genellikle kağıt fabrikası mikroorganîzmalannın çoğu aerobiktir. Diğer önemlileri ise: Fakültatif Coliform bakterileri, Penicilium raqueforti ve anaerobik Microspora desulfuricans'lardır (Casey 1960). Anaerobik bakteriler depo duvarlan gibi -kapalı yerlerde gelişme olanağı bulurlar. 9
172 173
Üremeyi kontrol eden en önemli etkenlerden birisi de nem miktarıdır. Bazı mikroorganizmalar üreme için diğerlerinden daha fazla nem isterler. Bakteriler suyun bol olduğu yerlerde ürediklerinden bakteriye! çamurlar genellikle tamamen suyun albnda bulunur. Mantarlar nemli yerlerde daha iyi ürerler, ancak aşın ıslak yerlerden hoşlanmazlar. Bu yüzden mantar çamuru tam su hattının üzerinde bulunur.
Bütün mikroorganizmalar üremek için ısıya gereksinim duyarlar ve çoğunluğu 20-40 C° arasında en iyi gelişirler. Aşın sıcaklık mikroorganizmalan tamamen öldürebilir. 50 C° lik sıcaklığın elek alb suyunda çamur üremesini önlediği görülmüştür. Bu durum, kristal kağıt ve bazı karton fabrikaiannda nispeten az çamur bulunmasını açıklamaktadır. Düşük sıcaklık da üremeyi önler ise de, ölüme neden olmaz. Ancak, -60 C° de organizmadaki su donduğu için çoğunluğu ölür.
Mikroorganizmalar sıcaklık isteklerine göre üç gruba aynlırlar. Bunlar Psikrofillk (soğuk seven), mezofîlik (ılık seven) ve termofilik (sıcak seven) dir. Aşağıda bu gruplann yaşadıktan sıcaklık dereceleri verilmiştir (Casey 1960).
Grup En düşük sıcaklık C°
En uygun sıcaklık C°
En yüksek sıcaklık C°
Psikrofilik 0 10-20 30 Mezofilik 5-25 25-40 40-45
Termofilik 40-45 50-55 60-80
Yaz aylannda sıcaklığın artması mikrobiyolojik faaliyetleri artırmaktadır. Normal olarak kağıt fabrikaiannda termofiller önemli bir sorun yaratmazlar. Fakat bazı sıcak selüloz sistemlerinde üremeleri oldukça fazla olabilir. Mikroorganizma faaliyetleri dolayısıyla yün keçelerin kış aylannda yaz aylanndan daha fazla dayandığı bulunmuştur. Mayıs ve Haziran'da görülen aşın faaliyetleri önlemek için Mart ve Nisan'dan itibaren klor ve zehirli maddelerin dozajını yavaş yavaş artırmakta yarar vardır. Aynı şekilde Eylüi Ekim'de görülen artışı önlemek için de benzer önlem alınmalıdır. Böylece, mevsimlere bağlı olarak bir artış görülmeyecektir.
Bulaşmaya yol açan dört ana kaynak su, lif harmanı, lifsel olmayan maddeler ve havadır.
Fabrikasyon suyu en önemli bulaşma kaynağı olup genellikle algler, mantarlar ve çeşitli tiplerde bakteriler içerir. Su çok sayıda mikroorganizma içeriyorsa zehirli bir madde ile muamele edilmelidir, özellikle yüzey sulan mutlaka işlem görmelidir.
Selüloziuk odun başlı başına bir bulaşma kaynağı olup özellikle istif altından alınan odunlar fazlaca aerobacter ile bulaşmış durumdadır. Aynca, kağıt hamuru sevkıyat, depolama sırasında da kirlenmektedir. Nişasta, tutkai
174
ve bitkisel zamklar genellikle bulaşma kaynağı oluştururlar.
Mekanik odun hamuru tipik bir fermantasyon florasına sahip olup coliform bakterileri, maya tipi mantarlar ve küf mantarlan içerirler. Aerobacterîn hakim olduğu oldukça zengin bir bakteri florası da vardır. Mekanik odun hamuru zengin bir ortam olup 1 cm 3 de 1 milyondan fazla mikroorganizma vardır. Belirli bir kanşımda, mekanik hamur oranı arttıkça bakteri miktan da artar.
Kağıt fabrikası içinde mikroorganizmalar için en uygun ortam sıcaklığın yüksek ve besin maddelerinin bol olduğu elek alb suyudur. Keçelerde ise her türü mikroorganizmanın gelişmesi için yeterli nem ve besin maddesi vardır. Bakteri çamurlan ve diğer maddeler keçeleri bkarlar. Yün keçelerin tahribi alkali ortamda daha hızlı gelişmektedir. Keçeyi aşındıran bakterilerden en önemlileri: Bacillus mesentericus, Alcaligenes bookeri, Bacillus subtilis, Serratia marcescens, Sarclna lutea, Escherichia colt ve Bacillus aerogenes'tir. Keçelerdeki tahribab belirlemek için safranın ile boyamadan sonra Schema-Appllng yöntemiyle mikroskop albnda İnceleme yapılır (Diehm 1962).
Gri karton fabrikalan hem kimyasal hem de mekanik hamur florasının yanında kağıtta yaygın olarak bulunan ve koku yayan organizmalan da içerir. Bunlar küf mantarlan, sporlu bakteriler, coliform grubunun sporsuz bakterileri ve hamur sıcaklığı 55-60 C° olduğu için termofil bakteriler de bulunur.
Üremeyi etkileyen önemli etkenlerden biri de organizmalann yapışmasına uygun yüzeylerin bulunmasıdır. Bütün çamur oluşturan organizmalar pürüzlü ve gözenekli yüzeylere yapışma eğiliminde olduklanndan pürüzlü yüzeylerden kaçınılmalıdır. Özellikle, temizlenmesi zor hamur kasası, depo ve borularda bu husus daha da önemlidir. Bu konuda cam borular İdealdir. Amyantlı ve çimento borular ideal fakat aside dayanıklı değildirler. Demir borular tatmin edici değildir. Bakır boru daha iyi olmakla birlikte pahalıdır (Diehm 1962, Buckman ve May 1970).
4.2.5.2.1.3. Mikrobiyolojik Çamurlar
Yukanda bahsedilen mikroorganizmalann oluşturduğu mikrobiyolojik çamurlar genellikle bakteri tipi ve mantar tipi sınıflandınlır ise de birçok çamur hem bakteri hem de mantar içerir. Pişirme kazanından çıkan kimyasal hamurlar steril olmakla birlikte yıkama ile taşınan su, hava ile temas sonucu bulaşma olur.
4.2.5.2.2. Mikrobiyolojik Olmayan Birikintiler
Zift, çeşitli tip kefeki taşlan, CaC0 3 , BaS0 4 gibi maddelerin içerdiği çökelbier ve köpükler tarafından oluşturulan birikintiler mikrobiyolojik
175
olmayan çamurian oluştururlar. Bu birikintilerin çoğunda bazı mikroorganizmalar da bulunur. Köpük çeşitli maddeleri bir araya toplayarak, zift İse bunları birbirine bağlayarak birikinb" oluşturur.
4.2.5.2.2.1. Zift Oluşumu
Geleneksel tarife göre zift, odun, mekanik hamur ve kimyasal hamurlardan organik çözücülerle ekstrakte edilebilen maddelerdir. Ancak, modem uygulamada zift denildiğinde çeşitli tiplerde yapışkan, kıvamlı kağıt ve kağıthamuru fabrikalannda birikinti oluşturabilen maddelerdir. Böylece, zift denince yalnız reçineli, yağlı ve başka tip odun ekstraktifleri aniaşılmayıp yapıştırma reçinesi, katkı maddeleri ve köpük söndürücüler de anlaşılır. Bazı yüzey özellikleri, kimyasal ve mekanik etkiler nedeniyle bu maddeler ekipman ve depolann yüzeylerinde birikerek koagülasyonla daha büyük birikintiler oluştururlar. Zift kütlelen kağıt kopmalanna, kağıt içinde delikler açtlmasına, elek ve keçelerin tıkanmasına; preslerde, kurutma silindirlerinde ve kalenderlerde yapışmalara neden olurlar.
Zift sorununa en çok neden olan odun ekstraktifleri dietil eter gibi polar olmayan çözücülerde çözünen maddelerdir. Bu fraksiyon esas olarak yağ asitleri, yağ asidi esterleri, reçine asitleri, steroller, mumlar ve yüksek molekül ağırlıklı alkoller gibi sabunlaştınlmayan maddelerdir. Hem yapraklı hem de ibreli ağaçlar yağ asitleri, esterler ve sabunlaştınlamayan maddeleri içerirler. Reçine asitleri dolayısıyla ibreli hamurlardan zift sorunu çok daha fazladır. Bununla birlikte, zift sorunu ekstraktiflerin miktanndan çok fiziksel özelliklerine bağlıdır. Bu yüzden, önceden ekstraksiyon veya kimyasal analizlerle belirli bir hamurun zift sorunu yarabp yaratmayacağını kestirmek güçtür. Önerilen birçok fiziksel test yöntemleri ise fabrikadaki gerçek durumla pek uyuşmamaktadır (Dlehm 1962).
Odun içindeki reçine özışını hücrelerinde, reçine kanalları ve keselerinde bulunur. Hamur üretimi sırasında reçine çok ince damlalar halinde bu hücrelerden bırakılır ve liflere bağlanırlar ya da emülsiyon halinde sulu ortamda dağılırlar. Odun reçinesi bileşenlerinin çoğu emülsiyon yapıcı özelliğe sahiptir. Oksidasyon ve polimerizasyon reaksiyonu sonucu zift yapışkan ve kıvamlı bir yapı kazanmaktadır. Plastiklik ve yapışkanlık koagülasyona meyil ve yüzeylere çökelme İle doğrudan ilgilidir. Odun reçinesinin yapışkanlığı odunun depolama süresiyle değişmektedir. Odun depoda yeterince bekletilirse zift sorunu azalmakta veya tamamen ortadan kalkmaktadır. Bunun nedeninin bekletme ile kati bileşenler içindeki plastikleştirici ve yapışkanlık artına rol oynayan terpenler gibi uçucu bileşiklerin kaybolmasından ileri gediğine inanılmaktadır. Kuşkusuz yağlann hidrolizi, reçine asitlerinin izomerizasyonu ve doymamış yağ asitlerinin oksitlenmesi de ziftin karakterini ve bileşimini etkilemektedir (Buckman ve May 1970).
176
Pişirme yöntemi de önemli olup, alkali yöntemlerde ziftlerin çoğu pişirme çözeltisinde sabuniaşarak çözülmekte ve yıkama sırasında hamurdan uzaklaştinlmaktadır. Bununla birlikte, birçok yapraklı ağaçlarda olduğu gibi sabunlaştınlamayan bileşiklerin oranı yüksek olabilir. Üstelik, yeterince temizlenmemiş sudaki kalsiyum iyonlan bazı sabunlann çökelmesine neden olabilir. Bu nedenle, kraft fabrikalannda da zift sorunuyla karşılaşılabilir ve eğer hamur yeterince yakınmamışsa aynı sorunlar kağıt fabrikasına da aktanlır (Buckman ve May 1970).
Sülfıt gibi asit yöntemlerinde zift sorunu en fazla dır. Bu yöntemlerde sabunlaşma olmadığından, ekstraktifler çözünmeyip pişirme çözeltisinde dağıtılmış halde bulunurlar. Yalnız, yağ asidi esterlerinin hidrolizi ile kimyasal değişimler de olabilir. Muhtemelen lignin sülfonatlan ve türevleri dispersiyon ajanı olarak görev yaparlar, ancak mekanik işlem ve kimyasal ortam-değişmesi emülsiyon halinden çökeltiye geçilmesine neden olarak sorunlar yaratabilir. Sülfıt yönteminde pişirme ve yıkamadan sonra lifler İçinde çok miktarda zift kalır. Bu reçineler özellikle özışını paranşim hücrelerinde bulunurlar. Daha sonraki dövme gibi mekanik işlemler bu hücrelerin zarlannı parçalayarak reg'nelerin serbest kalmasına ve zift sorununa neden olur.
Mekanik hamurlarda da zift sorunu belirgindir. Taşlı lifiendiridler reçinelerin hüaelerden serbest hale geçmesine neden olurlar. Bu yüzden, liflendirme derecesi arttıkça zift sorunu da artar. Daha sonraki mekanik işlemler aynı şekilde ziftlenme sorununu artınr. Genellikle ağartma zift sorununu azaltır. Reçine azalmasının çoğu alkali ekstraksiyon kademesinde olur. Diğer kademeler de reçine azalmasına yardıma olur.
Kağıt hamurlan % l - 4 arasında zift içerirler ise de bunun ancak çok az bir kısmı zift sorunu yaratır. Örneğin, 1 ton hamurda 10 kg zift varsa, bunun ancak 10 g kadan ziftlenme, sorunu yarabr (Buckman ve May 1970). Buna göre hamur kasasında 50 ppm olan ziftin ancak 0,05 ppm'i sorun yarabr. Miktar az ise de önemli sorunlar yaratmak için yeterlidir.
4.2.5.2.2.2. Kefeki Taşı veya Kabuk Bağlama
Kefeki taşı terimi tuziann sulu çözeltileriyle temas halinde olan yüzeylerde oluşan kabuk veya İnce filmler kastedilmektedir. Kefeki taşı reçineli ve yapışkan olmayan maddelerin kristalleşme, çökelme, koagülasyon sonucu oluşturduklan bir birikintidir. Parçalan birbirine bağlayan yapıştıncı olmadığından kefeki taşı kuruyunca kolay ufalanır ve gevrektir. Zift birikintileri, çoğunlukla reçineli olmayan dolgu maddeleri gibi katı maddeler içerirler.
Kefeki taşı oluşumunda rol oynayan katkı maddeleri şap, dolgu maddeleri, pigmentler en önemlileridir. Fakat, diğer birçok katkı maddeleri de kabuk bağlamada rol oynarlar. Bazı polifenoller, tanen ve inorganik
177
tuzların çökelmesi de kabuk bağlamaya katkıda bulunur. Çeşitli makine kısımlan ve özellikle elek tellerinin üzerini kaplayarak delikleri tıkarlar. Sap kabuk bağlamada en önemli madde olup ucuz olduğu ve kolay sağlandığından bol miktarda kullanılır. Yapıştırmadan başka asldite kontrolünde de kullanılmaktadır. Şap konsantrasyonu arbnca ve pH yükselince bir çökelti ve jel oluşturur. Bu çökelü mikrobiyolojik olmayan bir çamur olup keçeleri tıkar elekleri akar ve kağıtta lekeler oluşturabilir. Bu nedenle şap kullanımı ihtiyacın üzerinde olmamalıdır. pH düşürülürse jel çözünebilir (Eroğlu 1977).
Pişirme kazanının demir metal yüzeyleri alkalilerin etkisine uğrar. Demir kuvvetli alkalinin etkisiyle çözünebilir, fakat biraz pH düşürülürse siyah demir oksit şeklinde çökelerek kağıtta lekeler oluşturur. Aynı şekilde, elek ala suyundaki sülRtler fosfor bronz elekle reaksiyona girerek siyah bakır sülfat şeklinde elek yüze yüzeyinde bir kabuk oluşturur.
4.2.5.2.2.3. Köpüklerime
Eğer, hava ve diğer gazlar yüzey aktif madde içeren bir çözeltide dağıblırsa, yüzey aktif maddeler gaz kabarcıklannı çevreleyen film tabakası etrafında yoğunlaşırlar. Çözeltide lif ve diğer katı maddeler varsa bu kabarcıklar onlara yapışabilirler. Kabarcıklar ortamdan daha hafif olduğundan katı maddeler yüzeye çıkarak yüzeyde bir köpük tabakası oluşur.
Süspansiyondaki hava çeşitli şekillerde bulunabilir (Vilars 1978, Eroğlu 1984).
1- Serbest hava: Serbest kabarcıklar halinde bulunabilir. Yüzeyde köpük oluşmasına neden olur ve bu köpükler zift, pigment ve ince partiküilerin hamur deposu ile hamur kasasında yüzeye çıkmasına neden olurlar. Bu birikintilerle hava kağıdın kopmasına ve kağıtta oyuklara, lekelere neden olurlar.
2- Bağlı hava : Küçük kabarcıklar halinde liflere bağlı olan havadır. Hamur kasasında liflerin kümelenmesine yol açar, oluşan kümelerin dağıtılması güçtür. Havanın liflere bağlanmasına muhtemelen hava-su lif arasındaki yüzeyler arası gerilim neden olmaktadır. Bağlı hava lif tabakası içindeki gözenekleri tıkayarak kağıdın formasyonu sırasında drenajı geciktirir, kağıt daha geçirgen ve daha az yoğun olur.
3- Çözünmüş hava ve gazlar : Eğer suda çözünmüş halde kalırlarsa bir sorun yaratmazlar. Vakum uygulanması ve sıcaklığın artması halinde yüzeye çıkabilirler. Değişik fabrikalarda serbest hava miktarı % 0-4,5 arasında değişir. Genellikle % 0-0,5 arasındadır. Bağlı hava miktan ise % 1,0-1,5 arasındadır.
178
Kağıt yapım sistemi içindeki hava köpük yapmasa bile çeşitli sorunlara yol açabilir. Pompalarda kavitasyona neden olarak verimi düşürür, drenajı yavaşlatır, formasyonu bozar, ıslak safiha sağlamlığını ve kuru şalgamlığı düşürür. Mikroorganizmaiann gelişmesini hızlandınr. Yüzey köpüklenmesi İse leke ve beneklere, kağıtta oyuklara, keçe ve elek tıkanmasına; emid kasalann örtüsü üzerinde, raspalarda, düzeltme silindiri üzerinde materyal birikmesine yol açarlar.
Pişirmeden sonra hamurun yetersiz yıkanması artık kimyasal maddeler kalmasına, dolayısıyla köpüklenmeye neden olacaktır. Köpüklenme yüzey alanı artışına neden olacağından köpükler termodinamik açıdan kararsızdırlar. Eğer kabarcıklar yüzeye erişmeden tahrip olunursa yüzeyde köpük oluşmayacaktır.
Reçine ve yağ asitleri gibi yüzey gerilimi azaltan çözeltiler köpüklenmeyi artırabilirler. Bununla birlikte, yüzey aktif maddeler kabarcığı çevreleyen filmin elastikliğini azaltabilir. Bu nedenle, yüzey aktif maddeler köpük stabiüzörü ve köpük önleyici olarak kullanılabilir.
4.2.5.2.3. Birikinti Kontrolü
Günümüzde yalnızca liften yapılan kağıt sayısı çok azdır. Lifsel olmayan birçok madde de kağıt yapımında kullanılmaktadır. Birikinti kontrolünün planlanmasında lifsel olmayan bu maddeler önemle dikkate alınmalıdır.
Kullanılan kağıt hamurlan temiz, kaliteli ve sağlam olmalı, uygun koşullarda saklanmalıdır. % 30 nem oranında aylarca depo edilen kağıt hamuru elbette mikroorganizmalar tarafından önemli zararlara uğratılacaktır. Kağıt fabrikasında büyük ve iyi kanştırılmayan hamur depolan mikroorganizmaiann gelişmesi için uygun bir ortam oluşturacaktır. Hamurda doğal olarak bulunan nişasta ve kuşe kağıt kopuklanndan gelen protein mikroorganizmaiann gelişmesi için İyi bir ortam yaratir. Bu hamurlardan yapılan kağıt koku yayabilir.
Fabrikada çamur oluşumu söz konusu ise mikrobiosit, zift sorunu varsa zift kontrol maddesi, köpüklenme varsa köpük söndürücü veya önleyici kullanılmalıdır.
4.2.5.2.3.1. Birikintilerin Neden Olduğu Kayıplar
Birikintilerin neden olduğu belli başiı kayıplar aşağıdaki şekilde sıralanabilir (Diehm 1962, Casey 1960, Chievarina 1963, Buckman ve May 1970):
1- Zaman kaybı : Birikintiler sonıfcu aşağıdaki işiemlerden dolayı bir
179
tuzların çökelmesi de kabuk bağlamaya katkıda bulunur. Çeşitli makine kısımlan ve özellikle elek tellerinin üzerini kaplayarak delikleri akarlar. Sap kabuk bağlamada en önemli madde olup ucuz olduğu ve kolay sağlandığından bol miktarda kullanılır. Yapıştırmadan başka asidite kontrolünde de kullanılmaktadır. Şap konsantrasyonu arbnca ve pH yükselince bir çökelti ve jel oluşturur. Bu çökelö mikrobiyolojik olmayan bir çamur olup keçeleri bkar elekleri bkar ve kağıtta lekeler oluşturabilir. Bu nedenle şap kullanımı İhtiyacın üzerinde olmamalıdır. pH düşürülürse jel çözünebilir (Eroğlu 1977).
Pişirme kazanının demir metal yüzeyleri alkalilerin etkisine uğrar. Demir kuvvetli alkalinin etkisiyle çözünebilir, fakat biraz pH düşürülürse siyah demir oksit şeklînde çökelerek kağıtta lekeler oluşturur. Aynı şekilde, elek alb suyundaki sülfirJer fosfor bronz elekle reaksiyona girerek siyah bakır sülfat şeklinde elek yüze yüzeyinde bir kabuk oluşturur.
4.2.5.2.2.3. Köpüklerime
Eğer, hava ve diğer gazlar yüzey aktif madde İçeren bir çözeltide dağıblırsa, yüzey akb'f maddeler gaz kabarcıklannı çevreleyen film tabakası etrafında yoğunlaşırlar. Çözeltide lif ve diğer kab maddeler varsa bu kabarcıklar onlara yapışabilirler. Kabarcıklar ortamdan daha hafif olduğundan kab maddeler yüzeye çıkarak yüzeyde bir köpük tabakası oluşur.
Süspansiyondaki hava çeşitli şekillerde bulunabilir (Vilars 1978, Eroğlu 1984).
1- Serbest hava: Serbest kabarcıklar halinde bulunabilir. Yüzeyde köpük oluşmasına neden olur ve bu köpükler zift, pigment ve ince parüküllerin hamur deposu ile hamur kasasında yüzeye çıkmasına neden olurlar. Bu birikintilerle hava kağıdın kopmasına ve kağıtta oyuklara, lekelere neden olurlar.
2- Bağlı hava : Küçük kabarcıklar halinde liflere bağlı olan havadır. Hamur kasasında liflerin kümelenmesine yol açar, oluşan kümelerin dağıblması güçtür. Havanın liflere bağlanmasına muhtemelen hava-su lif arasındaki yüzeyler arası gerilim neden olmaktadır. Bağlı hava lif tabakası içindeki gözenekleri bkayarak kağıdın formasyonu sırasında drenajı geciktirir, kağıt daha geçirgen ve daha az yoğun olur.
3- Çözünmüş hava ve gazlar: Eğer suda çözünmüş halde kalırlarsa bir sorun yaratmazlar. Vakum uygulanması ve sıcaklığın artması halinde yüzeye çıkabilirler. Değişik fabrikalarda serbest hava miktan % 0-4,5 arasında değişir. Genellikle % 0-0,5 arasındadır. Bağlı hava miktan İse % 1,0-1,5 arasındadır.
178
Kağıt yapım sistemi içindeki hava köpük yapmasa bile çeşitli sorunlara yol açabilir. Pompalarda kavitasyona neden olarak verimi düşürür, drenajı yavaşlatır, formasyonu bozar, ıslak safiha sağlamlığını ve kuru şalgamlığı düşürür. Mikroorganizmalann gelişmesini hızlandım. Yüzey köpüklenmesi ise leke ve beneklere, kağıtta oyuklara, keçe ve elek bkanmasına; emici kasalann örtüsü üzerinde, raspalarda, düzeltme silindiri üzerinde materyal birikmesine yol açarlar.
Pişirmeden sonra hamurun yetersiz yıkanması arbk kimyasal maddeler kalmasına, dolayısıyla köpüklenmeye neden olacaktır. Köpüklenme yüzey alanı artışına neden olacağından köpükler termodinamik ağdan kararsızdırlar. Eğer kabarcıklar yüzeye erişmeden tahrip olunursa yüzeyde köpük oluşmayacaktır.
Reçine ve yağ asitleri gibi yüzey gerilimi azaltan çözeltiler köpüklenmeyi artırabilirler. Bununla birlikte, yüzey aktif maddeler kabarcığı çevreleyen filmin elastikliğini azaltabilir. Bu nedenle, yüzey aktif maddeler köpük stabilizörü ve köpük önleyici olarak kullanılabilir.
4.2.5.2.3. Birikinti Kontrolü
Günümüzde yalnızca liften yapılan kağıt sayısı çok azdır. Lifsel olmayan birçok madde de kağıt yapımında kullanılmaktadır. Birikinti kontrolünün planlanmasında lifsel olmayan bu maddeler önemle dikkate alınmalıdır.
Kullanılan kağıt hamurlan temiz, kal irel i .ve saffiam*ffiralı, uygun koşullarda saklanmalıdır. % 30 nem oranında .âylâTta'^depö edilen kağıt hamuru elbette mikroorganizmalar tarafından önemli zararlara uğrablacakbr. Kağıt fabrikasında büyük ve iyi kanşbnlmayan hamur depolan mikroorganizmalann gelişmesi için uygun bir ortam oluşturacaktır. Hamurda doğal olarak bulunan nişasta ve kuşe kağıt kopuklanndan gelen protein mikroorganizmalann gelişmesi için iyi bir ortam yarabr. Bu hamurlardan yapılan kağıt koku yayabilir.
Fabrikada çamur oluşumu söz konusu ise mikrobiosit, zift sorunu varsa zift kontrol maddesi, köpüklenme varsa köpük söndürücü veya önleyici kullanılmalıdır.
4.2.5.2.3.1. Birikintilerin Neden Olduğu Kayıplar
Birikintilerin neden olduğu belli başlı kayıplar aşağıdaki şekilde sıralanabilir (Diehm 1962, Casey 1960, Chievarina 1963, Buckman ve May 1970):
1- Zaman kaybı : Birikintiler sonucu aşağıdaki işlemlerden dolayı bîr
179
zaman kaybı söz konusu olacakbr: a) Makinenin çeşitli kısımlarının keçelerin ve eleklerin daha sık
yıkanması gerekecektir. b) Mikroorganizmalarca zarara uğrayan keçelerin tamir edilmesi ve
daha sık değiştirilmesi gerekir. c) Birikintilerin neden olduğu kağıt kopmalan zaman kaybına yol açar. d) Eteklerdeki birikintilerin yıkanması, emici kasalann temizlenmesi ve
yapışkan kağıt hamurunun neden olduğu sorunlar; preslerin, raspalann, kurutuculann, kurutma keçelerinin temizlenmesi ve birikinti bulunan kağıöann elekten kaidınlmasmın güçleşmesidir.
2- Ekipmanın etkililiğinin azalması: a) Keçelerin gözeneklerinin, elek gözeneklerinin tıkanması dolayısıyla
etkililiklerinin azalması dolayısıyla kopmalar olması ve makine hızının azalması.
b) Etkililiği azalan elek ve keçelerden gelen kağıtlann kurutulması İçin daha fazla buhar tüketimi gerekir.
c) Kağıtta daha düzgün nem profili sağlamak ig'n aşın kurutma gerekeceğinden fazla buhar kullanılması kaçınılmaz olacakbr.
3- Isı, kimyasal madde, dolgu, lif ve su kayıptan: a) Lağıma bırakılan su ile kimyasal madde, dolgu maddesi, lif ve ısı
kaybının artması. b) Arak suyunun anblması daha pahalı olacaktır. c) Daha fazla taze su kullanımı gerekir. 4- Elek ve keçelerle diğer ekipmanlann ömrünün kısalması. a) Mikroorganizmalarca tahrip edilen pres keçelerinin ömrü kısalır. b) Metal makine kısımian 1-128 gazı mikroorganizmalann etkisi ve C 0 2
etkisiyle korozyona uğrar. 5- Mamul ürün kaybı: a) Lekeler ve çukurlar dolayısıyla ıskartaya çıkan kağıdın oranı artar. b) Kusurlan ve kötü kokusu dolayısıyla müşteri tarafından geri çevrilen
ürün miktannın artmasına neden olur. c) Aşın kurutma sonucu kağıdın ağırlık olarak az gözükmesi.
Yalnız mikrobiyolojik çamurlardan doğan kaybın 1-5 dolar/ton ve daha fazla olabileceği hesaplanmıştır (Buckman ve May 1970).
Kağıt ve kağıt hamuru fabrikasında birikintilerin kontrolü için birikinti yapısının iyi bilinmesi gerekir. Her tip birikintiden örnekler alarak mikroskop albnda incelenmelidir. Normal olarak en iyi sonuç alınan örneklerin 1-2 saat içinde İncelenmesiyle elde edilir. Bu husus özellikle mikroorganizma İçeren çamurlarda önemlidir. Hatta, mikrobiyolojik olmayan örneklerde de zaman içinde değişmeler olabilir. Dolayısıyla, elde edilen bilgiler gerçek durumu yansıtmayabilir. Birikinölerin bileşimi belirlendikten sonra orijinlerinin ne olabileceği hakkında tahminler yapılır ve bir kontrol planı hazırlanır. Böyle bir planda mikrobiosit, dağıtıcı maddeler, köpük önleyici v.s. kullanımı öngörülebilir. Kullanılacak madde maksimum yarar sağlayacak ve en ucuz
180
olacak şekilde seçilmelidir.
Ziftlenmenin zararlan bakteri gelişiminin fazlalığı ile daha da artabilir. Sülfat indirgeyen, kükürt oksitleyen, demir ve manganez metabolize eden, hidrojen oksitleyen, C 0 2 indirgeyen bakterilerin kontrolü korozyon sorununu azalbr. Kağıt hamurunun havasının alınması çamur oluşumunu, ziftlenmeyi ve köpüklenmeyi azaltabilir (Buckman ve May 1970, Vilars 1978).
En etkili birikinti kontrolü mikrobiosit, dağıtıcı madde ve köpük söndürücü arasında uygun bir denge oluşturulduğunda sağlanabilmektedir. Böylece, keçe ve eteklerdeki tıkanma da azalmaktadır. Bulaşma derecesini anlamak İçin üç yol vardır (Chievarina 1963).
1- Kağıt kopmalannın sıklığı: Kopmalann sıklaşması çamur oluşumunun arttığını gösterir.
2- Kağıt hamuru devresi içine bir levha daldırmak. 24 saatte 1000 cm 2
üzerinde biriken çamur miktan gram olarak ölçülür. Ancak, ölçme yerinde akım hızı yüksek olmamalı, normal halde levha üzerindeki birikinti 40 g/1000 cm2/24 saattir.
3- Elek altına bir plak yerleştirilerek 24 saatte bir ağırlığı tartılır. Tespit olunan çamur miktan belirlenir. Yüzeylerin kayganlaşması bakteri gelişiminin ileri düzeyde olduğunu gösterir. Kaygan birikintiler makinenin durduğu anlarda temizlenmesi gerekir. Çalışma sırasında temizlik yapılmaya kalkışılması kopan parçaların lekeler halinde kağıt içine geçmesine neden olur.
4.2.5.2.3.2. Mikroorganizmalann Kontrolü
Mikroorganizmaların kontrolünde uygulanacak iki genel ilke şunlardır:
1- Değişik kaynaklardan mikroorganizmalann bulaşmasını azaltmak. 2- Geniş spektrumlu mikrobiosltler kullanmak. Kullanılan mikrobiosit
hamur içindeki diğer maddelerle uyuşmalı, kağıt özelliklerini olumsuz yönde etkilememeli ve ekipman için korozif olmamalıdır (Buckman ve May 1970).
Taze su, hamur, kopuklar ve çeşitli katkı maddeleri kontrol edilerek uygun mikrobiosit ile muamele edilmelidir. Geniş spektrumlu mikrobiosit çeşirJI b'plerdeki mikroorganizmalara karşı aynı anda etkili olan maddedir. Yalnızca bakterisit (bakteri öldüren) veya yalnızca funglsit (mantar öldüren) olan bir maddenin kullanılması diğer çamur oluşturan organizmaların gelişmesi için uygun ortam hazırlanması anlamına gelir.
Pratikteki uygulama sonuçlanna göre uzun yıllar bir bakterisitin kullanılması aklimatizasyon (ortama uyum) sorununu yaratmaktadır. Bazı mikroorganizmalar seiekb'f olarak azaldığı halde kalanlar daha hızlı üremektedir. Aklimatizasyon mikroorganizmanın zaman içinde zehre alışarak
181
ona kendisini uydurmasıdır. Böylece, belirli bir süre sonra organizmalar ilaçtan etkilenmemektedir. Bunun nedeni, bu organizmaların birkaç gün içinde veya daha kısa sürede bir jenerasyon değiştirmesidir. Sonunda, 4-5 yıl içinde birkaç yüz jenerasyon değişmekte ve yeni gelen nesiller kromozomianndaki değişmeler sonucu mikrobiosite kendisini uydurmaktadır. Bu durumda organizmalann alışmadığı yeni zehirler denemek gerekecektir (Carson 1963).
Mikroorganizmaian azaltmak için duraklamalar sırasında kanallar ve yüzeyler mekanik olarak kazınarak yıkanmalıdır, ik i duraklama arasında bakteri gelişimi fazla ise yöntem ve zehir değiştirme yoluna gidilmelidir. Yıkama deterjanla yapılıp sonra ilaçlı su ile yıkama en son olarak da su ile çalkalanır.
Mikroorganizmalann etkili bir şekilde kontrolü, giderici önlemlerle olduğu kadar koruyucu önlemlere de bağlıdır. En önemli etken temizlik olup, kirli bir sisteme pahalı zehirli madde verilmesi gereksiz masraflara yol açmaktadır. Bu nedenle kontrol programının ilk kademesi temizlik olmalıdır. Temizlik etkili olarak yapılmazsa hem zehir kullanımı artacak hem de etkisi azalacaktır.
Temizliğin esası, fabrikada yaş kısımlann sık sık yıkanmasıdır. Önce tanklar, boru.donanımı ve makine kısımlannda biriken biyolojik çamurlar giderilmelidir. Yıkamalar genellikle hafta sonu yapılır. Zehirli maddenin dozu hafta sonuna doğru arhnlarak hazırlık yapılabilir. Fabrikanın gereksiz durmasını önlemek için yıkama planlanmalıdır. Biyolojik çamurlar kurumuş ise yumuşamalan için alkali çamur gidericiler kullanılır. Bu çamurlar ancak kazınarak fırçalanarak ve silinerek ve basınçlı su ile yıkanarak giderilir. Alkali temizleme maddelerinden bazılan Blancol (kondanse sodyum naftalin sülfonîk asit) artı sutkostik ve oakit (No 22) dir. Dezenfeksiyon maddelerinin en iyisi beyazlatma çözeltisldîr ve % 0,25 dolayında serbest klor İçermelidir (Casey 1960, Chievarina 1963).
Mikrobiosit kullanılmadan önce iyi bir temizlik hem iyi bir kontrol yönünden hem de kağıtta lekeler oluşmasını önleme açısından daha uygundur. Mikrobiosit kullanmanın amacı canlılan tümüyle yok etmek değil üremelerini istenen düzeyde tutmaktır. Ticari olarak satılan zehirler torbalar halinde toz veya sıvı haldedirler. Katma işlemi kesintili olarak depolarda veya sürekli olarak borulardan yapılabilir. Kullanılan maddelerin bazılan mikroorganizmalann metabolizmalarını bozarlar, bazılan ise protoplazmalannı tahrip ederek öldürürler. Mikroorganizmalar aktif büyüme fazına erişmeden yok edilmelidir aksi halde mücadele zorlaşır (Diehm 1962). Kullanılan zehirli maddeler insan sağlığına zarar vermemelidir. Bu nedenle, birçok zehir gıda maddeleri ambalajında kullanılan kağıtların yapılmasında yasaklanmıştır. Bu maddeler zehirli ve zararlı olduklanndan kullanımı yapan personel eğitilmiş, disiplinli, dikkatli ve ciddi olmalıdır. Depolama kilit altında yapılmalıdır.
182
Sistem bir defa temizlendikten sonra sterilize edilmelidir. Isı etkili bir sterilizasyon yöntemi olup sıcak su buhardan iyidir. Bir deterjan ve zehirli madde içeren 130 C° de yıkama yapılması ısı ve zehri birlikte uyguladığından etkili bîr yöntemdir. Temas süresinin 2 saat olması, bir yayma maddesi, bir bakterisit ve bir fungisit kullanımı önerilmektedir.
4.2.5.2.3.2.1. Zehirli Maddelerin Kullanımı
4.2.5.2.3.2.1.1. Klor Kullanımı
Klor kağıt endüstrisinde 1910 yılından beri zehirli madde olarak kullanılmaktadır. Klor etkili bir bakteri öldürücü olup taze suyun tasfiyesinde bakterisit olarak başanyla kullanılmaktadır. Taze su tasfiyeye girmeden önce klorla muamele edilmelidir. Yıkamalarda 1-1,5 ppm klor artığı içeren su bakteri öldürücü olarak kullanılabilir.
Bakterisit olarak etkisi konsantrasyona, süreye, sıcaklığa ve pH'a bağlıdır. Hipoklorit asit en etkili olduğundan pH oldukça düşük tutulmalıdır. Öldürme süresi pH 7'nin üzerinde fazlaca uzar. pH 10'da ise çok uzun sürer. 20-50 C° arasında her 10 C° de süre % 50 azalır.
Klor son derece aktif bir madde olup organik maddelerle birleşerek kabima veya değiştirme yoluyla bileşikler meydana getirir. Kuvvetli bir oksitleyici olarak kağıt fabrikası sisteminde lignin ve diğer maddelerle reaksiyona girerek hızla tüketilir, dolayısıyla bakteriler için etkisiz hale gelir. Bu nedenle taze su içinde kullanımı daha uygundur.
Klor fazlası noktasına kadar klorlama yapıldığında mikroorganizmaların % 95-99'unun birkaç dakika içinde öldüğü belirtilmektedir. Ancak, Aerobacter cloacea, Alcallgenes ve Pseudomonas gibi yaklaşık 1-2 ppm klor fazlası gerektiren güçlü organizmalar da vardır. Mantarlar genellikle fazla miktarda klor kullanılmadıkça klordan fazla etkilenmezler.
Gazete kağıdı fabrikalan, keçeleri ve ekipmanı yıkamak için fıskiyelerde 2 ppm'e kadar klor fazlası içeren taze su kullanırlar. Ancak, pH 6 civannda tutulmazsa korozyon olur.
4.2.5.2.3.2.1.2. Kloramin Kullanımı
Klorun organik maddelerle reaksiyona girmesi sakıncasına karşı, kağıt ve kağıthamuru fabrikalannda kloramin kullanılmaktadır. Kloramlnler daha az aktif olduklanndan lîgninle hızlı reaksiyona girmezler, eşdeğer miktardaki klordan daha fazla klor fazlası elde edilebilir. Özellikte lignin ve diğer reaktif organik maddelerin fazla olduğu mekanik odun hamuru, saman ve kraft hamurlannda etkili olmaktadır. Taze su için klor kadar uygun değildir.
«
183
söndürücüler, yapıştırma maddeleri, yüzey aktif maddeler v.s. yağ asitleri, yağ asidi esterleri, reçine asitleri ve diğer organik maddeler ziftlenmede önemli bir rol oynayabilirler. Bu bakımdan, ziftlenmenin kontrolünde hem odun ekstraktiflerinden hem de katkı maddelerinden gelen ziftlenme dikkate alınmalıdır. Ziftlenmenin kontrolünde genel olarak üç yaklaşım vardır (Buckman ve May 1970) :
1- Sorun yaratan maddelerin sorun oluşturmadan önce sistemden uzaklaşbnlması,
2- Sorun yaratan maddelerin ince partiküller halinde, dağılmış olarak süspansiyon içinde stabilize edilmesi,
3- Yüzeylerin ziftlerin yapışmasını önleyecek şekilde pasifleşörilmesi.
Birinci yaklaşım her zaman pratik olmayıp pahalı ekipman gerektirir, değerli lif ve katkı maddeleri kaybına neden olur. İkinci yaklaşım her zaman kolay olmayıp son derece kararsız olan kolloidal sistemin sürekli kontrolünü gerektirir. Ancak, bu iki yaklaşımla birlikte yüzeylerin pasifleştirilrnesi yöntemi birlikte kullanıldığında birtakım zor ziftlenme sorunlannm çözümünde iyi sonuç elde edilmiştir.
Bazı fabrikalar odun hammaddesi seçiminde titiz davranarak sorunu azaltabilirler. Ancak, bu her zaman mümkün olmayıp ekstraktif oranı yüksek olan odun daha kolay ve ucuz sağlanabilmektedir. Diğer taraftan, odun depolamada alınacak bazı önlemlerle ziftlenmenin kontrolü mümkündür. Hemen kesimden sonra odun kullanılmayıp 6-12 aylık depolamadan sonra kullanılması ekstraktiflerin yapışkanlığını azaltacağından ziftlenme de azalmaktadır. Odunun su içinde depolanması havalanarak ekstraktiflerin oksitlenmesini engelleyeceğinden sorunu çözmez. Odunun yonga halinde depolanması kuruma ve oksidasyonu hızlandınr. Depolamanın sakıncası mikroorganizma etkinlikleri dolayısıyla kağıtta sağlamlık ve beyazlık kaybı olmasıdır.
Pişirmeden sonra iyi bir yıkama zift kontrolü için çok önemlidir. Böylece, sorun yaratacak birçok madde liflerden uzaklaştırılır. Siyah çözelti bol miktarda kolloidal olarak dağılmış odun ekstraktifieri İçerdiğinden eğer bunlar yıkama ile liflerden tamamen uzaklaştınlmazsa çökelerek sonradan ziftlenme yaratırlar.
Eleme ve siklon temizleme bazı katkı pislikleri, ekstraktifieri fazla olan öz ışını hücrelerini uzaklaşarabiiir. Reçine en çok öz ışını hücrelerinde bulunduğuna göre özışını filtreleri kullanılması ziftlenmenin kontrolünde önemli roi oynar. Bu filtreler ince elek gözenekleriyle özışını hücrelerini geçirerek lifleri tutarlar (Buckman ve May 1970).
Ağartma ziftlenmenin kontrolüne yardımcı olabilir. Ağartmada özellikle ekstraksiyon kademesinde ziftler uzaklaştınlır. Ziftlenmenin kontrolünde
186
uygulanan ikinci yöntem ziftleri süspansiyonda ince parçacıklar halinde dağıtmaktır. Parçacıkların stabii dağılımı sağlanarak, zift tanecikleri liflere tespit edilir ve kümelenmeleri önlenir.
Zift sorununu önlemek için zift parçaaklannı absorbe eden veya üzerlerini kapatarak yapışmalarını önleyen, bentonit, talk, şap, diatome silis, dağıtıcı maddeler ve tutundurucu maddeler katılır. Şap etkili bir kümelendirici olduğundan zift kontrolünde etkilidir. Reçine çözeltilerini suda hidrolizleyerek polimerik alüminyum hidroksite dönüştürüp kümelendirir (Ailen 1980). Şap özellikle (taşlı lîflendirid) fıskiye suyuna kontrollü bir şekilde katılarak ziftlerin lifler üzerine tespiti yüzeye çıkma anında yapılır.
Parçacıklara uygun elektriksel yük sağlanarak veya koruyucu kolloitlerin absorpsiyonu yoluyla parçacıklar stabilize edilmektedir. Alüminyum iyonlan kullanılması zift parçacıklannın iyon absorpsiyonu ile stabilizasyonuna bir örnek olup, pH 4,5-5,5 arasında fazla alüminyum iyonlan reçine parçacıklan üzerine absorbe olarak artı yük sağlarlar. Yalnız bu yöntemde sağlanan stabilité çok değişkendir.
Bazı katyonik yüzey aktif maddeler ve pouvaient katyonlar zift parçaaklannı artı yük sağlayarak stabilize ederler. Ancak, eksi yüklü anyonik yüzey aktif maddeler ve pouvaient anyonlar kullanılması daha çok uygulanan bir yöntemdir (Ailen 1980, Buckman ve May 1970).
Anyonik maddelerden polîakrilamid ve polioksietilen zift kontrolü için kullanılırlar. Bu maddeler genellikle dövmeden önce katılırlar.
Aynca, nişasta, hayvansal tutkal ve jelatin koruyucu kolloidal etkisi yaparak reçine parçaaklannın topaklaşmasını önlerler. Talk ve asbestos ise yüzeyleri kaplayarak yapışkanlığı azattırlar. Kalsiyum ve magnezyum iyonlan çözünmeyen sabunlar oluşturarak stabillzasyonu büyük ölçüde azaltırlar. Bunu önlemek için ise çelat oluşturan maddeler kullanılarak çok değerlikli katyonlann aktiflikleri giderilir veya polifosfatlar kullanılarak hem aktiflik giderilir hem de eksi yük sayesinde zift tanecikleri stabilize edilir.
Ziftlerin metal yüzeylerine yapışmalan onlann özelliğine bağlı olup hidrofilik cam yüzeyleri zift toplanmasına uygun değildir. Krom kaplı yüzeylerde birikme çok düşük, bakır yüzeylerde yüksektir. Yünlü keçelerin yüzeylerinde yünler artı yük taşıdığından çok yüksektir, reçine ise eksi yüklüdür. Yüzeylerde bir film oluşturarak pasifleştiren kimyasal maddelerin kullanımı ile yapışma azaltılabilir.
4.2.5.2.3.4. Kabuk Bağlamanın Kontrolü
Kabuk birikintisini oluşturan maddeler çok çeşitli oiup kontrolü bileşimine doğrudan doğruya Sağlıdır. Genel olarak kabuk bağlamanın
187
kontrolü ig'n aşağıdaki yöntemlerden bir veya birkaçı kullanılabilir (Buckman ve May 1970):
1- Sisteme giren ve birikinti oluşturan maddelerin azalblması, 2- Kab maddeleri sulu sistem içinde çözünmüş halde veya iyi
dağıblmış halde tutmak, 3- Kabuk bağlayabilecek yüzeyleri kabuk bağlayamayacak şekilde
pasifleşb'rmek.
Pişirmeden sonra hamurun iyi yıkanması kabuk bağlamayı azaltmada en önemli husustur. Aynca, sistemin diğer bileşenleriyle uyuşan katkı maddelerinin seçilmesi de önemli olup istenmeyen çözeltiler ve aşın kümelenmeler önlenir.
Şap birçok kabuk bağlamanın nedeni olduğundan mümkün olduğu kadar az ve gerektiği kadar şap kullanılması uygun olacaktır. Bilindiği gibi şap yapışbrma reçinesini lifler üzerine çökeltmek için ve artı yük kaynağı olarak kullanılmaktadır. Şapın çözünürlüğü konsantrasyonuna ve pH değerine bağlı olarak değişmekte ve pH S-9 arasında çökelmektedir (Eroğlu 1977). Bu çökeltiler kabuk bağlamaya önemli ölçüde kablmaktadır. Onun için sap yalnızca reçineyi çökeltmek için kullanılmalı, pH ayan için sülfürik asit kullanılmalıdır.
Çelatiama ve seauestrataön maddeleri kullanılarak normal olarak çökelen maddeler çözeltide tutulabilir. Örneğin, taze sudaki kalsiyum ve baryum iyonları, içerisinde karbonat, okzaiat veya sülfat iyonlan bulunan sisteme girecek olursa kabuk oluşturacak çökeltilere neden olurlar. Polifosfatlar, etilen diamin tetra asetik asit (EDTA) gibi organik çelatiama maddeleri çok değerlikli metal iyonlanyla kompleks oluşturarak çökelmelerini önlerler. Ancak, kullanılan suyun fazlalığı ve ekonomik nedenlerle bu yöntem her zaman uygulanamaz (Buckman ve May 1970).
Mikroorganizmalann uygun şekilde kontrolü onlardan kaynaklanan kabuklanmayı önler, demir oksitleri ve demir sülfürler, demir kullanan sülfat indirgeyen bakterilerin metabolizmalanndan ileri gelir. Kullanılan mikrobiositler bu bakterileri de kontrol atbnda tutmalıdır.
4.2.5.2.3.5, Köpüklenmenin Kontrolü
Köpük kontrolü genel birikinti kontrolü içerisinde düşünülmelidir, çünkü köpükler birikinti içerisinde kümelenmelere yol açarlar. Köpük kontrolünde iki ana yaklaşım şunlardır:
1- Sisteme hava girmesini mümkün olduğunca engellemek. 2- Köpüğün stabilitesini azaltmak.
188
Birinci yaklaşım sistemin dizaynıyla, bileşenleriyle ve çalışma şekliyle doğrudan ilgidir. Atmosfere kapalı, su düşüşleri ve diğer türbülanslar bulunmayan bir sistem çok daha az köpüklenme sorunu yarabr. Hamurun iyi yıkanması, katkı maddelerinin köpürmeyenierden seçilmesi, pompalann iyi bakımı, aşın vakumun azalblması da köpüklenrneyi azalbr. Ancak, hava girmesini tümüyle önlemek mümkün değildir.
Köpüklenrneyi tümüyle yok etmemekle birlikte, bazı makinelerde, mekanik hava giderme sistemleri kullanılır. Elek altı suyunun oluşum tablası, tabla silindirleri (valsler) den beyaz su teknesine düşmesi köpüklenmeye neden olabilir.
Sisteme hava girmesi önlenemediğine göre ve bazı sistemler köpüklenmeye meyilli olduklanndan kimyasal kontrol maddeleri kullanılması gereklidir. Köpük söndürücüler ve köpük önieyidler köpüğün stabilitesini etkilerler. Gerek lif süspansiyonunda gerekse kuşe kağıt yapımında yapışkan ve sabunumsu maddeler bulunduğundan köpüklenme olabilir. Köpük söndürücüler mevcut köpükleri tahrip ederler. Oysa, köpük önieyidler köpüğün oluşumunu engellerler. Köpük söndürücülerin etkileri kabarcığı saran film tabakasının yok edilmesi veya stabilizasyonunun değiştirilmesiyle olur. Ticari köpük söndürücüler köpüğü stabii tutan film içerisine girerek köpüğü stabii tutan moleküllerin yerine geçerler ve filmin stabilitesini yok ederler, kabarcık kısa sürede yok olur (Diehm 1962, Buckman ve May 1970).
Köpüklenrneyi önleyid maddeler önceden süspansiyona katılır. Bunlar: poliglikol-yağ asidi kanşımlan, fosfat esterleri, tribütil fosfat, silikon tipleri, metalik sabun tipleri, iyonik olmayan yağ asidi kanşımlan, poliglikol esterleri ve eter tipleridir (Hail et al. 1963).
Köpük söndürücüler ise: poliglikol yağ asidi kanşımlan, alkol tipi köpük söndürücüler, bitkisel yağ tipi, yağ asidi esterleri, emülsiyon halinde çam yağı ve diğer alkol, asit, amid ve sülfon grubu içeren maddelerdir.
4.2.5.2.3.6. Müşterek Kontrol Programının Uygulanması
Başanlı genel bir programın uygulanması birikintilerin neden olduğu zararlan azalbr ve böyle bir program 5 kademeden oluşur (Buckman ve May 1970) :
1- Başlangıçta genel bîr temizlik ve mümkün olduğu kadar sık ara temizlikler yapmak.
2- Gerekli mikrobiosit, dağıbcı madde, köpük söndürücü ile düzenli muamele ve kimyasal muamele sorumluluğunu belirli bir kişiye vermek.
3- Kalite, üretim ve çalışma ile ilgili verileri dikkatlice toplayıp değerlendirmek.
4- Birikinti kontrol programından elde edilen sonuçlan periyodik olarak
189
gözden geçirmek. 5- Gerektiğinde programda değişiklikler ve düzeltmeler yapmak.
Müşterek kontrol programına başlamadan önce kağıthamuru ve kağıt sistemi baştan sona temizlenmeli, sonra da periyodik temizlikler uygulanmalıdır. Temizlik kontrol programının başansı için ön koşuldur. Temizlemede az miktarda basınçlı su kullanmak çok miktarda az basınçlı su kullanmaktan daha etkilidir. Mekanik temizleme emici kasalarda, kasaiann emme borulannda ve boru sistemlerinde yapılmalıdır. Özellikle kağıt makinesinin bu kısımları çoğu zaman ihmal edilir veya yeterince temizlenmez, bu da birikintilere, kağıt kopmasına ve diğer kısımlann bulaşmasına neden olur.
Uygun bir temizleme çözeltisi 1000 litre suya 7,5 kg NaOH ve 1 kg dağıtıcı madde katılarak hazırlanabilir. Eğer yüzeyler NaOH den etkilenirse sodyum metasilikat kullanılabilir. Çözelti 65 C° ye kadar ısıtılmalı ve yüzeylerle en az iki saat temas etmelidir. Sıcaklığın 52 C° den aşağı düşmemesi için buhar verilebilir. Sıcak temizleme çözeltisi kağıt makinesinin eleği ile uzun süre temas etmemelidir. Bu arada çinko hidrosülfür gibi indirgen madde ve klor, amonyum bileşikleri gibi maddelerin fazla olarak yıkama sulanna karışması önlenmelidir. Birikintilerin temizleme çözeltisi ve mekanik olarak uzaklaştınlmasından sonra sistem iyice yıkanıp sterilize e-dilmelldir. Mümkün olduğu taktirde mikrobiosit içeren çözelti 2 saat kadar sistem içinde tutulmalıdır. Böylece odunsu, beton ve aşınmış metal yüzeyleri sterilize edilecektir (Buckman ve May 1970, Casey 1960).
Sistem gerektiği gibi temizlendikten sonra uygun birikinti kontrol maddelerinin kullanımı makinenin çalışmasıyla birlikte uygulanmaya konmalıdır. Müşterek kontrol programı sonucu sağlanan, birim zamanda üretim artışı, çalışma etkililiğinin artması, zaman kayıplarının azalması, makine hızının artması, kaliteli kağıt üretimi, kopma ve atıklann azalmast gibi hususlardan doğan toplam ekonomik kazanç programın başansını gösterir. Böyle bir programın yapılması ve uygulanmasında optimum sonuç elde etmek için sonuçlann dikkatle değerlendirilmesi ve bu arada aksayan hususların düzeltilmesi gereklidir.
190
BOLUM V
5. LİF HAZIRLANMASI
Lif hazırlanmasından amaç kağıt makinesine istenen özellik ve nitelikte kağıt oluşturacak bir kağıt hamuru süspansiyonu vermektir. Şekil 5.1'de verilen kağıt fabrikasyonu şemasında kağıt hamuru fabrikasından gelen lif hamuru ve diğer dolgu, katkı maddeleriyle birlikte kağıt haline gelinceye kadar yapılan işlemler görülmektedir.
Lif hazırlanmasının belli başlı aşamalan şunlardır:
1. Liflerin Açılması
Safiha veya topaklar halinde bulunan kağıt hamurunun daha sonraki İşlemlere uygun hale gelmesi için su içinde dağıtılarak bireysel lifler haline getirilmesidir.
2. Dövme (inceltme, rafinaj)
Liflere plastik özellik kazandırma, fibriHendirme, saçaklandırma, lif yüzey alanını artırma, liflerin birbirleriyle temas olasılığını dolayısıyla hidrojen bağı oluşturma şansını artırma ve muhtemelen lif boylannın kısaltılması işlemidir.
3. Eleme ve Temizleme
Elekler ve siklon temizleyiciler yardımıyla kağıt oluşumunu bozan, şekilleri yönünden liflerden farklı, çeşitli yabana ve kaba maddelerin uzaklaştınlması İşlemidir.
4. Seyreltme (sulandırma)
Kağıt içinde liflerin mümkün olduğu kadar düzenli dağılımı ve liflere dağılım için yeterli özgürlüğü sağlamak için lif süspansiyonu olanak ölçüsünde sulandınlır. Kağıt makinesine girişte konsantrasyon 2-14 g/l arasında değişir. Yani üretilecek 1 ton kağıt için kullanılan su muazzam olup 100-500 ton arasında değişir.
Neden sulu ortamda kağıt yapıyoruz ? Kuru olarak kağıt yapılamaz mı? İlk bakışta sulu ortamda kağıt yapmak biraz saçma gibi gelebilir. Çünkü kullanılan, temizlenen, buharlaştırman ve geri kazanılan suyun miktan
191
muazzamdır. Lifler İçinde absorpsiyon yoluyla tutulan suyun miktan lif ağırlığının iki katı olup bu suyun uzaklaşünlması çok pahalıdır. Kuru sistemle tutkal kullanarak ve üfleme yoluyla bir elek üzerinde kağıt yapmak mümkündür. Ancak, bu yolla sadece bir çeşit ve keçeye benzeyen bir kağıt elde edilebilir. Oysa, birçok kullanım amacı için değişik b"p ve özelliklerde kağıda ihtiyaç vardır. Sulu fabrikasyonla aydinger kağıdından kurutma kağıdına kadar çeşitli tip ve özelliklerde kağıt ve kartonları ucuz olarak üretmek mümkündür. Aynca, aynı tip hamurdan özellikleri çok farklı değişik kağıtlar üretilebilir. Kağıtçılığın en belirgin özelliklerinden birisi de budur. Bunun için de su en yakın yardıma, en bol ve ucuz bir sıvı olup bitkisel lifleri kolayca ıslabr, kapiler boşluklanna kadar girerek onlan şişirir, saçaklanmalannı sağlar, gerekli yakınlığa kadar ulaşarak polar hidrojen bağlarının oluşumunu sağlar.
5.1. LİFLERİN AÇILMASI
Kağıt hamurunu bizzat üretmeyen kağıt fabrikalan hamurlarını balyalar içinde ya safiha ya da topaklar şeklinde sabn alırlar. Kuruluk oranlan kimyasal hamurlarda %90 , mekanik hamurlarda ise %50 dolayındadır. Lif açmanın amaa, safiha veya topak halindeki hamurlan bireysel lifler oluşturuncaya kadar süspansiyon haline geb'rmektir. Böylece, kağıt hamuru dövmeye, temizlemeye ve dolayısıyla kağıt oluşturmaya uygun bir duruma getirilmiş olur. Yani, kağıt hamuru içinde kurutulması sırasında oluşan doğal hidrojen bağlan kopanlır.
5.1.1. Lif Açma Makineleri
5.1.1.1. Hollanderler
Hoilanderle üzerinde dikdörtgen profilli bıçaklar bulunan bir silindire sahipb'rler. Bu silindir üzerinde yine bıçaklar bulunan bir yatak üzerinde döner. Bıçaklann çekme, çarpma ve oyma etkisiyle liflerin açılması sağlanır. Dövme işleminde kullanılan hollanderler üzerinde bazı değişiklikler yapılırsa lif açıcı olarak kullanılabilirler. Bu hollanderlerde yatak kısmı iptal edilmiş, döner silindir üzerindeki bıçaklar lif açmaya uygun hale getirilmişür. Hollanderler önceleri eski kağıtlann açılmasında kullanılmışlardır. Halen, yalnızca uzun tekstii liflerinin açılmasında kullanılmaktadırlar. Lif açmada konsantrasyon %5-6 dolayındadır.
192 193
5.1.1.2. Taşlı Değirmen ( Meuleton, Kollergang )
Taşlı değirmenler, Şekil 5.2'de görüldüğü gibi granit, lav veya kumlasından yapılmış, düşey durumda yan konik iki taş, ortası çukur bir üçüncü taş üzerinde dönerek, ezme ve makaslama etkisiyle lifleri açmaktadır(Vilars et al . 1963). Çalışma konsantrasyonu %20-30 dolayında olup bu aletler özellikle eski kağıöann liflendirllmesinde çok etkilidir. Ancak, verim düşük ve KWS/ton başına enerji tüketimi yüksek olduğundan hemen hemen terkedilmiştir.
Şekil 5.2. Taşlı değirmen.
5.1.1.3. Öğütücüler ( Broyeur )
Bîr eksen üzerinde bulunan demir parmaklar, bir karter içinde dönerek, makaslama ve yolma etkisiyle, yalnızca ıslatılmış, %25-40 konsantrasyondaki hamurlan liflendirir(Vilars et al . 1963). Öğütücülerin şekli Şekil 5.3 ve Şekil 5.4'de görülmektedir. Demir parmakların etkisini lifsel madde üzerine uygulanan basınç liflerin sürtünmesini sağlayarak tamamlar. Bazı aletlerde liflerin ayrışmasını kolaylaştırmak için buhar verilir. Devir sayısı 50 devir/dak, güç 15-30 BG, üretim miktan 250-600 kg/saaftîr.
Şekil 5.3. Wurster öğütücüsü.
194
Şekil 5.4.Lannoye öğütücüsü.
5.1.1.4. Lif Açıcılar (Rotor Tipi Lif Açıcı, Pulperler)
Şekil 5.5'de görüldüğü gibi alet silindirik bir tank şeklinde olup, üzerinde bıçaklar ve öğütücü dişler bulunan, ya taban kısımda ya da yan duvarda yatay bir eksen üzerine yerleştirilmiş bir rotora sahiptir(Vilars et al. 1963). Çalışma konsantrasyonu duruma göre % l - 7 arasında değişir. Lif süspansiyonu rotor tarafından şiddetli bir kanştırmaya uğratılır. Liflendirme etkisi şiddetli türbülans, liflerin mekanik sürtünmesi ve rotor bıçaklanna temas sonucu oluşur. Düşey ve yatay akımlan yönlendirmek için silindirik tankın iç yüzeylerine deflektörler yerleştirilmiştir. Rotorun altında liflendirilmiş süspansiyonu tahliye etmek için bir ekstraksiyon odası vardır. Hamurun boşaltılması rotorun altındaki delikli bir sac tarafından yapılır, bu şekilde açılmayan hamurlar sac tarafından tutulur.
Tank gövdesi dökme demir, yumuşak çelik, paslanmaz çelik, tuğla veya seramikten olabilir. Sarsıntı olmaması için gövde ağır olmalıdır.
Pulperler kuru kağıt hamurunun sulu ortamda lîfiendirilmesî görevini yaparlar. Böylece, elde edilen lif süspansiyonu kolayca pompalanabilir, rafinörierde dövülebilir, eleklerde ve siklonlarda temizlenebilir. Hollanderler ve rafinörlerin aksine lifler üzerinde pek dövme etkisi yapmazlar. Yalnızca hollanderler aynı anda dövme ve lif açma görevini yaparlar. Oysa, sürekli çalışan rafinörler hamuru ancak süspansiyon halinde kabul ederler, lifleri açmazlar. Bu yüzden ve kağıt makinesinin hızının artmasından dolayı sürekli çalışan pulperler ve rafinörler standart lif hazırlama aleti haline gelmiştir(Danforth 1970, Vilars 1978, Spencer et ai. 1970, Eroğlu et al . 1982).
Aletin taban kısmında veya yan duvarlannda bulunan rotor İki görevi yerine getirir.
195 9
•Tank içinde lifleri ve suyu etkili bir şekilde kanştınr. • Lifleri didikleyip etkili bir şekilde birbirlerinden ayırır.
Şekil 5.5. Pulperler
Eğer, rotor dipte ise liflendirme daha iyi ve İstendiği kadar hamurla çalışılabilir. Buna karşılık güç tüketimi oldukça fazladır. Rotor yanda ise daha yüksek konsantrasyonlarda çalışılabilir. Buna karşın, alet daima dolu tutulmalıdır. Rotor genellikle paslanmaz çelikten yapılır. Çevresel hızı yaklaşık 1000 m/dak. dır. Son zamanlarda rotor üzerine hem dönen hem de sabit bıçaklar konarak bir sürtünme ve parçalanma bölgesi oluşturulmuştur (Spencer et a l . 1970). Rotorun göbeği konik yapıda olup süspansiyonu bıçaklara doğru yöneltir. Böylece, tank içinde şiddetli kanşbrma ve
196
sirkülasyon sağlanır. Bazı pulperlerde rotor kanatlan uzun çubuklar şeklindedir ve çarpma etkisiyle açma yaparlar. Değişik büyüklükte ve uzunlukta kanatlar lif açmada daha etkili olurlar. Şekil 5.6'da pulper rotoru görülmektedir.
Şekil 5.6. Pulper rotoru. A. Dökme demir bıçak rotor halkası, B. Rotor göbeği, C. Lif açma halkası.
Pulperler dolgu ve katkı maddelerinin hamura kablmasında, topak veya safiha halindeki hamurlann fiflendirilmeslnde, kağıt makinesinin ıslak ve kuru kopma arbklannın açılmasında, eski kağıtlann liflendlrilmesinde kullanılır. Eski kağıtlar genellikle % l - 3 gibi düşük konsantrasyonlarda açılırlar. Böylece, yabana maddelerin aynlması kolaylaşır, kaba yabancı maddeleri ayırmak için pulper içine bir ip sarkıblır, bu ip pislikleri sararak hamurdan ayınr.
Kesînbli üflendirme %5-7 konsantrasyonda yapılmakta ve her işlem İçin gerekli lifsel madde bant üzerinde hazırlanır ve yeterli su ile birlikte verilerek belirli bir konsantrasyonda çalışma sağlanır. Tam bir liflendirme için gerekli süre hamur türüne bağlıdır. Örneğin, ağartılmamış kraft hamuru için 15-30 dakika olup ıslak dayanıklı kağıtlar için bu süre daha uzun ve sıcak su kullanımı, kimyasal madde katılması (şap, HQ, H 2S0 4 ) gibi özel İşlemler süreyi kısaltmak açısından gereklidir.
5.1.1.5. Düğüm Açıcılar (Deflakers, Depastilleurs)
Pulperlerde başlangıçta liflerin açılması çok hızlı olup belirli bir liflendirmeden sonra etki azalır. Pulperler bu noktadan sonra lifleri açmak için çok enerji harcadıklanndan İşlem durdurularak, kalan lif demetleri ve
197
düğümler düğüm ağalar tarafından liflendirilir. Düğüm ağalar daha az enerji tükettiklerinden düğüm ve lif demetlerinin aglmasında bu aşamada daha etkili olduklanndan tertih edilirler.
Pulperlerden çıkan lif süspansiyonu İçindeki belirli miktardaki düğümler, pastiller ve lif demetlerinin dövmeden önce açılması iyi bir kağıt yapımı için gereklidir.
Düğüm: Birbirleriyle iç içe geçmiş lif topaklandır. Pastil: Genellikle açılmamış küçük hamur veya kağıt parçaaklandır. Uf d e m e t i : İki veya daha fazla lifin birbirine yapışık olmasıdır.
Düğüm ağalar kağıt hamurunun bireysel lifler haline gelmesini sağlarlar ve pulperlerte rafinörler arasında yer alırlar. Aletin etkisi hidrolik ve mekaniktir. Düğüm açıcılarda 1000-3000 devlr/dak. devirde ve çevresel hızı 22 m/san. olan bir rotor ve stator bulunur. Şekil 5.7'de görüldüğü gibi görünüşte rafinörlere benzeyen, nispeten daha basit dizaynlı, rotor ve stator açıklığı belirli olan alerJerdir(Vilars et al. 1978). Rotor ve stator üzerinde bıçaklar, çubuklar veya delikler bulunur.
Şekil 5.7. Çok diskli ve delikli bir düğüm a g a .
Alet, düğüm ve pastilleri açıcı frekansı 2500/saniye olan türbülanslar oluşturur. Hızlı çalıştıklarından herhangi bir metalik yabana dsim aşınmaya veya zarara neden olur. Onun için süspansiyon alete verilmeden önce mağnetik ortamdan ve kum temizleyicilerden geçirilmelidir. Rotor ve stator birbirine değmez ve aradaki açıklık zamanla değiştiğinden yeniden ayarlanmalıdır. Bu aletler pulperlerin kapasitesini önemli ölçüde artırırlar. Islak dayanıklı kağıüann açılmasında, eski kağıtların açılması ve yabana maddelerin ayrılmasında kullanılır. Ancak, genel kullanış yeri daha homojen
ve bireysel liflere aynlmış süspansiyon elde etmektir(vllars 1978, Spencer et al. 1970 , Danförth 1970, Vilars et al. 1963).
5.2. DÖVME TEKNİĞİ
5.2.1. Dövmenin Tarihçesi
Dövmenin İlk defa nerede ve ne zaman yapıldığı kesin olarak bilinmemektedir. Eski Mısırda "Papirüs a n t i q u o r u m " bitkisinin ince şeritler halinde kesilip, sonra bir tahta üzerine dizilmesi ve üzerine dikey yönde ıslak îkind sıranın dizilmesi ve nihayet tokmaklanarak veya sedefle sürterek keçeleşmesine bir çeşit dövme denebilir. Tokmaklama sonucu ortaya gkan yapışbna madde ise yapıştırma görevi yapmaktadır. Daha sonra papirüs kurutulmakta ve yüzeyi sedefle parlatılmaktaydı(Aribert 1954).
M.S. 750 yıllarında Araplar ketenden tokmakla dövme yöntemiyle kağıt yapmışlardır. 1150 yılında İspanyollar su gücüyle çalışan tokmaklar kullanmışlardır. Tokmaklı değirmenler son derece ilkel bir şekilde yapılmış olup bu aygıt, merkezî bir mile bağlı ve kendi ağırlığıyla düşen bir tokmaktan ibaretfj(Aınsworth 1962). Bu tokmaklar taştan veya odundan yapılmakta ve su gücüyle inip kalkarak lifleri dövmekteydi. Dövme sözcüğü de bir bakıma buradan gelmektedir.
Hollandalılar hollanderi bulmadan önce birden fazla kollan bulunan ve bir çekiç gibi işleyen "Kapperij" adında bir alet kullanmışlardır(Cottrall 1965). Kapperij rüzgar gücüyle çalışan kağıt imalathanelerinde kullanılmış olup, 1601-1605 yıllannda bulunduğu sanılmaktadır.
Hollanda'da su gücü bulunmadığı İçin Hollandalılar 1660-1673 yıllan arasındaki bir tarihte hollanderi bulmuşlardır. Holländerin dövücü tokmaklardan daha az güç gereksinimi vardır ve daha verimli çalışan aletlerdir. Hamur hazırlama tekniğinde ve kağıtçılıkta hollanderler en önemli aşama olmuş ve uzun yıllar rakipsiz olarak kullanılmıştır.
1856 yılında T. Kingsland diskli rafinörü bulmuştur. Bu makinede yatay şaft üzerine monte edilen döner bir disk, sabit iki disk arasında dönmekte ve üzerleri dişlerle donatılmıştı(Spencer et a l . 1970). Diskli rafinörler bu kadar erken bulunmalarına rağmen gelişmeleri motor, makine gibi diğer teknikler gelişmeden ve hız artışı olmadan yapılamamıştır.
1858 yılında Joseph Jordan ve Thomas Eustîce konik rafinörü bulmuş ve patentini almışlardır. Bu makine birbiri iğne giren iki konik parçadan
198 t, 199
oluşmaktadır. Yaygın olarak kullanımlan d'ıskli rafinörierden önce olmakla birlikte, yine kullanımlan motor sanayiinin gelişmesine bağlı kalmıştır.
5.2.2. Dövmenin Amacı
Eğer, kuru bir süngeri ambalajından çıkanr ve İncelersek sert ve zor bükülür olduğunu görürüz. Aynı süngeri su kaynayan bir kabın üzerindeki buhara tutarsak sünger şişer ve yumuşar. Çünkü, kapiler boşluklan İçerisine havadaki nemi almıştır. Aynı koşullarda selülozik lifler su ile doymuş havadan kendi ağırlıklarının %20-30'u kadar su alırlar, bu suya kapiler su diyoruz.
Aynı süngeri alıp elimizle suya daldıralım, içindeki havayı kovmak için birkaç kere su içinde sıkalım, kaptan gkanp damlamaya bırakalım, sünger tümüyle şişmiş ve iyice yumuşamıştır. Damlayan sulara serbest su, porlarda biriken sulara İse absorbe su denir. Selüloz lifleri kendi ağırlığının %200-300'u kadar absorbe su alabilirler.
Dövme sözcüğü kağıtçılıkta kağıt hamuru liflerinin saçaklanma, hidratlanma, şişme ve kesme gibi etkilere uğrablmasını ifade eder. Ülkemizde çoğunlukla kullanılan öğütme sözcüğü yerinde bir ifade değildir. Çünkü, liflerin sulu ortamda yukanda sayılan etkilere uğratılması hiçbir zaman bir buğday öğütme işlemine benzemez. Eğer, öyle olsaydı bitkisel lifler sahip oldukian sağlamlığın hemen tümünü kaybederdi. Dövme bir sanat olup bu sanaün inceliği de kalmazdı. Öğütmeye benzeyebilecek tek etki olsa olsa liflerin kesilmesidir. Bu da her zaman istenmeyen bîr durum olduğu gibi kesme ile lif kısaltma yerine iyi bir formasyon sağlamak için daha kısa lif kullanılması daha ekonomik ve daha akıllıca bir iştir.
Sağlam bir kağıt yapısının oluşturulması için iyi bir bağlanmanın sağlanması gereklidir. Bunu da sağlayabilmek ancak daha fazla hidroksil grubunun açığa çıkanlmasmı gerektirmektedir. Kağıt üretiminde liflerin mevcut yapısını yıkmak ve daha fazla hidroksil grubu açığa çıkarmak için dövme uygulanır. Böylece, dövme işlemi liflerin yüzeyinde yırtılma, primer çeperin soyulması, kısmen fibrillerin açığa çıkması ve liflerin rijitliğinin azalblmasını sağlayarak daha iyi bir bağlanma sağlamak için gereklidir. Lif 0.03 mm çapında olmasına karşın bağlanmanın sağlanabilmesi için hidroksil gruplan arasındaki mesafe 5Â olmalıdır. Bilindiği üzere, her lifin yüzeyinde hidroksil grubu vardır. Fakat, mlktan azdır. Yüzeydeki grubunun miktarını artırmak bağ direncini de artırmak anlamına gelmektedir(Kline 1982).
Dövülmemiş hamurdan yapılmış bir kağıdın yüzeyi daha kaba, kalınlığı daha fazla ve sağlamlığı daha düşüktür. Oysa, dövülmüş hamurdan yapılan
200
kağıt sağlam, daha yoğun ve ince, sert, birçok kullanma amaa İçin daha uygundur. Kağıtçılıkta söylenen eski bîr deyiş vardır. "Kağıt dövücüde yapılır". İki yüzyıl önce olduğu gibi aynı söz bugün için de geçerlidir. Kağıtçının görevi liflerin içerdiği potansiyeli dövme sanatını kullanarak en iyi şekilde değerlendirmektir. Kötü ellerde bitkisel lifler değerlerinden çok şey kaybederler.
Dövmenin amacı bitkisel liflere istenen fiziksel özellikler vererek sonuçta istenen özellikte kağıt elde etmektir Ancak, yalnızca kimyasai ve yan kimyasal yoldan elde edilen hamurlar dövülebilir. Mekanik ve termomekanik hamurlar üretim sırasında zaten şlayferlerde veya diskli rafinörierde dövmeye benzer bir etkiye uğramışlardır. Bu yüzden daha sonra dövülmeleri etkisiz olup, lifleri ufalayarak öğüteceğinden zarar getirir. Ancak, düğüm ağalardan geçirilebilirler.
Liflere istenen özellikleri kazandırmak için sulu ortamda mekanik bir etki kullanmak gerekmektedir. Bu işlem büyük ölçüde enerji tüketir. Dövmede kullanılan enerjinin çoğu selüloz kristalitleri arasındaki doğai iç bağlan koparmak, lif yanlmasına, şişmeye ve saçaklanmaya harcanır(Marton et al . 1982). Dövme uygun yapılmaz İse lifler üzerinde tahrip edici "etki yapabilir. Eğer, aşın dövme yapılmış ise bazı kağıt kusurlan ve fabrikasyon güçlükleri ortaya çıkabilir. Dövme ile kopma, patlama, çift katlama gibi dirençler arttığı halde yırtılma, beyazlık ve opaklık gibi özellikler azalır. Aşın dövme yapmaktansa az dövme daha uygundur. Dövme ile liflerin özel yüzeyi 4-6 kat artar. Lifler incelir ve esneklik kazanır ve kağıt yapmaya daha uygun hale gelir.
5.2.3. Dövmenin Kağıt Özellikleri Üzerine Etkisi
Herhangi bir kağıt hamurunun verdiği kağıdın kalitesini etkileyen en önemli faktör dövmedir. Dövmenin kağıdın nihai özelliklerine etkisi anlablmadan dövmenin önemi tam olarak anlaşılamaz. Genel olarak dövme ile bazı özellikler iyi yönde bazıian İse kötü yönde etkilenir. Kağıtçının görevi iyileşen özellikleri en yükseğe çıkarmaya çalışmak, düşen özelliklerde ise düşmeyi en az düzeyde tutmaktır. Bu ise dövme koşullannın ayarlanması İle sağlanabilir. Dövme koşullan değiştirilerek aynı hamurdan tamamen değişik özelliklere sahip iki çeşit kağıt yapmak mümkündür. Şekil 5.8'de görüldüğü gibi dövme süresi arttıkça kopma, patlama ve çift katlama dirençleri artmakta, yırtılma direnci dövmenin hemen başlangıanda çok hızlı yükselir ve sonra düşer. Serbestlik derecesi dövme arttıkça düşer. Yani, hamur daha zor süzülür(Marshal 1973). Dövme arttıkça kağıdın % uzaması artar, en yüksek uzama yüksek konsantrasyonlu dövme ile elde edilmiştir. Buna
281
karşılık; opaklık, parlaklık, geçirgenlik ve hacimlilik dövme derecesi arttıkça azalır.
Yüksele İyi
Düşük: Kötü
K o p m a , p a t l a m a , çift k a t l a m a
F o r m a s y o n , t u t u n m a , s t a b i l i e , d ü z g ü n l ü k
G e ç i r g e n l i k , o p a k l ı k , b e y a z l ı k S e r b e s t l i k Y ı r t ı l m a
D ö v m e s û r e s i
Şekil 5.8. Dövmenin kağıt özellikleri üzerine etkisi.
5.2.4. Dövmenin Lifler Üzerine Etkisi
Dövmenin lifler üzerine olan belli başlı etkileri aşağıdaki şekilde sıralanabilir.
a. Hidra tlanma: Liflerin su alarak şişmesi, suyun liflerin iç yapısına nüfuzu ve lifler içinde mevcut doğal bağlar arasına tespiti.
b. Liflerin esnekliğinin artması, yumuşaması ve plasükleşmesi. c. Hücrenin primer zannın soyulması. d. tç fibrillenme: Lifler içerisindeki doğal hidrojen bağlannın
koparılması ve lif yapısının gevşemesi. e. Kesme :Lif boylannın kesme île kısalması. Uzun lifler kümelenmeye
meylederler ve formasyon için uygun değildirler, kısalma sonucu formasyon düzelir. Ancak, yırtılma direnci azalır.
f. Dış saçaklanma: Lif yüzeylerinde mikroskopla kolaylıkla görülen ince fibriller oluşur.
g. Spesifik yüzey alanı artar. Saçaklanma sonucu liflerin yüzey alanı genişler, dolayısıyla lif-lif bağı oluşturma şansı artar.
Dövmenin üç önemli ana etkisi liflerin şişmesi, saçaklanma ve liflerin kesilmesidir. Lif açma makinelerinden ve düğüm açıcılardan gelen lifler su ile doymuş haldedir; ancak, lifler az şişmiş ve nispeten serttir. Dövme sırasında makaslama, sürtünme, sarsma, çarpma ve kesme etkileri sonucu liflerin yapısı gevşeyerek daha fazla su alırlar, esneklik ve yumuşaklık kazanırlaj^Ju.2db^nöak^lifler daha iyi bağ oluşturduğu, yassılaşabildlği ve smişüniaDİldiğt^^çIri' kağıt yapımına daha uygundur. Mikroskopla İncelendiğinde, dövmeden önce lifler üzerinde saçaklanma görülmediği
202
halde, dövmeden sonra belirgin bir saçaklanma gözlenmektedir(Spencer et a l . 1970). Rafinör bıçaklan köreldiği zaman saçaklanma daha da artmaktadır. Dövme sonucu su fibriller arasına girerek düşük molekül ağırlıklı amorf tasımlan şişirmekte, lifler üzerinde balonlar oluşturmaktadır. Lifler sert mekanik işlemler sonucunda ortadan yanlabilir veya kesilebilir. Dövme sırasında oluşan ince kınnb lifler uzun lifler arasındaki boşluklan doldurarak düzgün bir kağıt formasyonu sağlarlar.
Lifler üzerindeki bütün bu etkilerin derecesi lifin özelliğine, mekanik işlemin derecesine, işlemin sertliğine, aletlerin özelliğine, konsantrasyona ve sıcaklığa bağlı olarak değişir. Bir kağıdın sağlamlığı öncelikle onu oluşturan liflerin bireysel olarak sağlamlığına bağlıdır ki bu da DP (polimerizasyon derecesi) ile ölçülür. Sağlam lifler daha sağlam kağıt verirler ve kağıtçılıkta DP'nin 800-900'un atana düşmesi istenmez. Örneğin, DP 900'un aibna düştüğünde yırtılma direncinin hızla 100'den 60'a doğru düştüğü gözlemlenmiştir (Choudens et al . 1975). Ancak, saman hamurunda 600 DP'de bile yeterli sağlamlıkta kağıt yapılabilmektedir, ikinci olarak da kağıt sağlamlığı lifler arasındaki bağlann sağlamlığına ve bağ sayısına bağlıdır. Bu da uygun bir dövme işlemi veya sağlamlık veren maddeler katılarak sağlanır.
5.2.4.1. Liflerin Şişmesi
Dövme sırasında oluşan en önemli değişiklikler liflerin şişmesi ile yakından ilgilidir. Lifin esnekliği ve rijiditesi şişme ile yakından ilgili olup kuru lifler gevrektirler. Esnekliğin artması aşın lif kınlmasını önler. Eğer, lifler şişmeden dövme yapılırsa kırılma çok fazla olur. Bu durumda yaş safihanın sağlamlığı azalır ve kopmalar olabilir, kağıt yapımı zorlaşır. Aynca, yaş presleme sırasında sıkışbnima yeteneği azalır, ezilmelere dolayısıyla presleme sorunlanna neden olabilir. Esnekliğin artması ile saçaklanma artar dolayısıyla hidrojen bağlan oluşturma şansı ve kağıdın nihai sağlamlığı yükselir. Onun için lifler yeterli süre ıslanmaya bırakılmalıdır.
Birçok lifde şişme hızlı olur. Ancak, uzun zaman şişmiş bir lif ile birkaç dakika ıslablmış lif arasında fark vardır. Bu nedenle, dövmeden önce lifler yeterince ıslanmaya bırakılmalıdır. Islak dövme yapabilmek için liflerin yeterince şişmesini sağlamak üzere su içersinde bekletilir. Bunun aksine, dövme basıncı birden artırılarak lifler henüz gevrek iken kesmeye bırakılırsa serbestlik yüksek olur. Şekil 5.9'da dövme ile saçaklanan ve primer zann aynlması sonucu şişen bir lif görülmektedir.
Düşük sıcaklık liflerin şişmesini artırır. Lignin oranı azaldıkça lifler daha esnekleşir. Yaz odunu lifleri kalın çeperll olduklanndan daha rijitörler.
203
Mekanik odun hamuru liflerinde lignin oranı yüksek olduğundan daha rijit ve gevrektirler. Kimyasal hamurlann ve ağartılmış hamurların lifleri daha esnektir. Hemiselülozlar selülozdan daha fazla su aldığından, hemlselüloz oranı yüksek olan hamurlar daha esnektir, daha kolay dövülür ve daha kolay hidratlanıriar.
Şekil 5.9. Liflerin saçaklanması (A) ve şişmesi (B).
Kağıt hamuru lifleri suyu boşluklar yoluyla veya kapiler absorpsiyonla alırlar. Suyun sadece lümen ve geçitlere dolması lif çapını değiştirmez. Ancak, su submikroskopik boşluklara girdiği zaman şişme olur. Suyun bu şekilde absorpsiyonu fibrilleri gevşetir ve dövme ile gevşemelerini kolaylaştınr. Lifin şişmesi ile daha geniş alan ortaya çıkar ve daha fazla su lif İçine girer. Fakat, su selüloz kristalitlerini birbirinden ayıracak kadar kuvvetli şişirme ajanı değildir. Liflerin şişme yeteneği içerdikleri hidroksil ve karboksil gruplarından ileri gelir. Bu gruplar olmaksızın selülozik lifler polar çözücülerde şişemez (Casey 1961, Spencer et al. 1970, Eroğlu 1979, Vilars 1978).
5.2.4.2. Dövmenin Primer Zar Üzerine Etkisi
Doğal bitkisel liflerin dış kısmını çevreleyen tabakaya primer zar denir. Primer zar suyu geçirir. Fakat, su içinde önemli oranda şîşmez. Bu özelliği nedeniyle lif şişmesini ve hidrojen bağlarının oluşmasını engeller. Birçok hallerde primer zar pişirme, yıkama ve ağartma gibi İşlemlerden sonra kısmen aynlmıştır. Dövmeye direnç gösteren primer zar nedeniyle düşük lignin içeren, hemiselüloz oranı yüksek hamurlar bile zor dövülürler. Dövme İşlemi primer zan parçalar, ovar. Fakat, bir kısmı yine de kalabilir. Böylece, daha iyi şişme ve bağ oluşturma yeteneği olan sekonder zar ortaya çıkar. Dövmenin ilk kademesinde sağlamlığın artması primer zann aynlmasına
bağlanmaktadır. Primer zar ortadan kalkınca sekonder zar asıl çapının 2-3 kab oranda şişebilir(Emerton 1965, Spencer et al. 1970).
5.2.4.3. Dövmenin Hidraüanma Üzerine Etkisi
Su, selüloz kristalitieri üzerindeki hidroksil gruplan tarafından hidrojen bağlan denen sekonder bağlar şeklinde tutulmaktadır. Bu su sağlam bir şekilde tutulmakla birlikte kristalitler içinde değil kristalitler arasında tutulmakta olup bu Ai 2( S0 4 ) 3 .18H 20 şap formülünde olduğu gibi gerçek anlamda hidrarJanma değildir. Bu durum, yalnızca fiziksel değişikliklerden ileri gelmekte olup buna kağıtçının hidratasyonu denir. Bu anlamda lifler dövmeden önce de hidratlanmaya uğramıştır. Dövme ancak ıslaklığı ve liflerin tuttuğu suyun tutunma gücünü artırır ve bu yoldan elek üzerindeki drenajı etkiler. Dövme sırasında geliştirilen ıslaklık çok önemli olup hamurun kıvamlılığınt arbrır(Casey 1961, Emerton 1965, Eroğlu 1979).
5.2.4.4. Dövmenin Saçaklanma Üzerine Etkisi
Eskiden dövmenin amaçlan İç ve dış fibrillenme ile lif uzunluğunun kontrolü idi. Simdi ise, dış fibrillenme ve iç fibrillenmenin düzenliliği İle ince materyalin özelliği üzerinde durulmaktadır. Fibrillenme olayını açıklamadan önce selülozun yapısını (yi anlamak gereklidir. Selülozik lifler selüloz moleküllerinin oluşturduğu zincirlerden oluşurlar. Bir selüloz lifi içinde buiunan alt birimleri büyüklük sırasına göre selüloz molekül zincirleri, filamentler, fibriller ve lif şeklinde sıralayabiliriz. Selüloz molekülleri kristalitler içersinde birleşerek ip şeklinde ve lif boyuna paralel olarak uzanırlar. Fibriller kısmen kaba morfolojik birimlerdir. Filamentler içinde selüloz zincirleri sıkıca bağlandığından su içine nüfuz edemez, fakat arasına girebilir. Filamantier elektron mikroskobu altında kolayca görülebilirler. Saçaklanma sonucu fibriller gevşeyerek filamentler ortaya çıkar ve dövmenin mekanik etkisi sonucu olarak filamentler gevşer. Filamentlerin lif yüzeyine çıkmalan (dış saçaklanma) birbirleriyle ilişkiye gelerek bağ oluşturabilecek yüzey alanını artırır. Uf içindeki filamentlerin gevşemesi ise lifin bükülebillrtiğini arbnr. Buna, iç saçaklanma denir. Bu nedenle, lif ağı içinde tutulan su miktan da artar. Yoğun bir kağıt yapmak için fibrillenme gerekli olup dış saçaklanma sağlam ve opak bir kağıt yapımını sağlar ki bu da uzun ve ılımlı bir dövme ile elde edilir. Iç saçaklanma ise sağlam ve kısmen şeffaf bir kağıt yapımını sağlar. Bu ise sert bir dövme ile elde edilir. O halde, kağıdın özelliği üzerine dövücünün etkisi çok önemlidir(Casey 1961, Spencer et al . 1970, Emerton 1965, Vilars 1978).
Her odun lifi aynı ölçüde fibrillenmez. Örneğin, ibreli ağaç lifleri
204 205
Mekanik odun hamuru liflerinde lignin oranı yüksek olduğundan daha rijit ve gevrektirler. Kimyasal hamurlann ve ağartılmış hamurların lifleri daha esnektir. Hemiselülozlar selülozdan daha fazla su aldığından, hemlselüloz oranı yüksek olan hamurlar daha esnektir, daha kolay dövülür ve daha kolay hidraüanıriar.
A B
Şekil 5.9. Liflerin saçaklanması (A) ve şişmesi (B).
Kağıt hamuru lifleri suyu boşluklar yoluyla veya kapiler absorpsîyonta alırlar. Suyun sadece lümen ve geçitlere dolması lif çapını değiştirmez. Ancak, su submikroskopik boşluklara girdiği zaman şişme olur. Suyun bu şekilde absorpsiyonu fibrilleri gevşeb'r ve dövme ile gevşemelerini kolaylaşbnr. Lifin şişmesi ile daha geniş alan ortaya çıkar ve daha fazla su lif İçine girer. Fakat, su selüloz kristalltierini birbirinden ayıracak kadar kuvvetli şişirme ajanı değildir. Liflerin şişme yeteneği içerdikleri hidroksil ve karboksil gruplarından ileri gelir. Bu gruplar olmaksızın selülozîk lifler polar çözücülerde şişemez (Casey 1961, Spencer et al. 1970, Eroğlu 1979, Viiars 1978).
5.2.4.2. Dövmenin Primer Zar Üzerine Etkisi
Doğal bitkisel liflerin dış kısmını çevreleyen tabakaya primer zar denir. Primer zar suyu geçirir. Fakat, su içinde önemli oranda şişmez. Bu özelliği nedeniyle lif şişmesini ve hidrojen bağlarının oluşmasını engeller. Birçok hallerde primer zar pişirme, yıkama ve ağartma gibi işlemlerden sonra kısmen aynlmıştır. Dövmeye direnç gösteren primer zar nedeniyle düşük lignin içeren, hemlselüloz oranı yüksek hamurlar bile zor dövülürler. Dövme işlemi primer zan parçalar, ovar. Fakat, bir kısmı yine de kalabilir. Böylece, daha iyi şişme ve bağ oluşturma yeteneği olan sekonder zar ortaya çıkar. Dövmenin ilk kademesinde sağlamlığın artması primer zann ayrılmasına
204
bağlanmaktadır. Primer zar ortadan kalkınca sekonder zar asıl çapının 2-3 kaü oranda şişebi!ir(Emerton 1965, Spencer et a l . 1970).
5.2.4.3. Dövmenin Hidratlarıma Üzerine Etkisi
Su, selüloz kristalitleri üzerindeki hidroksil gruplan tarafından hidrojen bağlan denen sekonder bağlar şeklinde tutulmaktadır. Bu su sağlam bir şekilde tutulmakla birlikte kristalitler içinde değil kristaliüer arasında tutulmakta olup bu Al 2( S0 4) 3.18H20 şap formülünde olduğu gibi gerçek anlamda hldratianma değildir. Bu durum, yalnızca fiziksel değişikliklerden ileri gelmekte olup buna kağıtçının hidratasyonu denir. Bu anlamda lifler dövmeden önce de hidratlanmaya uğramıştır. Dövme ancak ıslaklığı ve liflerin tuttuğu suyun tutunma gücünü artırır ve bu yoldan elek üzerindeki drenajı etkiler. Dövme sırasında geliştirilen ıslaklık çok önemli oiup hamurun kıvamlılığını artmr(Casey 1961, Emerton 1965, Eroğlu 1979).
5.2.4.4. Dövmenin Saçaklanma Üzerine Etkisi
Eskiden dövmenin amaçları iç ve dış fibrillenme île lif uzunluğunun kontrolü idi. Simdi İse, dış fibrillenme ve İç fibrillenmenin düzenliliği ile ince materyalin özelliği üzerinde durulmaktadır. Fibrillenme olayını açıklamadan önce selülozun yapısını iyi anlamak gereklidir. Selülozik lifler selüloz moleküllerinin oluşturduğu zincirlerden oluşurlar. Bir selüloz lifi içinde bulunan alt birimleri büyüklük sırasına göre selüloz molekül zincirleri, füamentler, fîbriller ve lif şeklînde sıralayabiliriz. Selüloz molekülleri kristalitler içersinde birleşerek ip şeklinde ve lif boyuna paralel olarak uzanırlar. Fİbrilter kısmen kaba morfolojik birimlerdir. Füamentler İçinde selüloz zincirleri sıkıca bağlandığından su içine nüfuz edemez, fakat arasına girebilir. Rlamantler elektron mikroskobu albnda kolayca görülebilirler. Saçaklanma sonucu fibriiler gevşeyerek füamentler ortaya çıkar ve dövmenin mekanik etkisi sonucu olarak filamentler gevşer. FilamenrJerin lif yüzeyine çıkmalan (dış saçaklanma) birbirleriyle ilişkiye gelerek bağ oluşturabilecek yüzey alanını artanr. Lif içindeki filamentlerin gevşemesi ise lifin bükülebillrliğini artınr. Buna, iç saçaklanma denir. Bu nedenle, lif ağı içinde tutulan su miktan da artar. Yoğun bir kağıt yapmak için fibrillenme gerekli olup dış saçaklanma sağlam ve opak bir kağıt yapımını sağlar ki bu da uzun ve ılımlı bir dövme ile elde edilir. İç saçaklanma ise sağlam ve kısmen şeffaf bir kağıt yapımını sağlar. Bu ise sert bir dövme île elde edilir. O halde, kağıdın özelliği üzerine dövücünün etkisi çok önemlîdir(Casey 1961, Spencer et al . 1970, Emerton 1965, Vİlars 1978).
Her odun lifi aynı ölçüde fibrillenmez. Örneğin, ibreli ağaç lifleri
, 205
yapraklı ağaç liflerinden daha çok fîbrillenir. Soda yöntemiyle pişirildiklerinde yapraklı lifleri az veya hiç fibrillenme göstermezler. Normal olarak ince çeperli olduklarından ilkbahar odunu lifleri yaz odunu liflerinden daha kolay fibrillenirler.
Liflerin yassılaşmış olması nedeniyle bağlanma alanındaki araş oldukça belirgindir. İki şişmiş lif şeridi arasındaki temas alanı iki tüp arasındaki temas alanından daha büyüktür. Artan temas alanı ile birlikte hücre çeperinden materyal aynlmasının ortaya çıkardığı artan lif esnekliği bağlanma İçin uygun ilişkideki hidroksil gruplarının miktannı artırmaktadır. Dış fibrillenme olarak adlandırılan lif yüzeyinde fibrillerin açığa çıkmasına zıt olarak bu artan lif esnekliği iç fibrillenme olarak adlandınlır(Kline 1982).
5.2.4.5. Dövmenin Lif Kesilmesine Etkisi
Dövme sırasında oluşan etkilerden birisi de liflerin daha kısa boylarda kesilmesidir. Saçaklanma istenen bir olay olduğu halde liflerin kesilmesi istenmez, uzun lif kullanıp onun dövme İle kısalblması ekonomik değildir. Ancak, bazı durumlarda lif kesilmesi gerekebilir. Örneğin, paçavra selülozu kullanılırsa isteyerek kesme yapılır. Böylece, lif uzunluğu kısalblarak düzgün bir formasyon sağlanabilir. Kurutma, süzgeç ve resim kağıdı yapımında paçavra önce yavaş bir dövmeye uğrablır. Sonra, dövücü ayarlanarak kesme yapılır. Çünkü, bu tip kağıtlar için kısa lifli ve serbest bir hamur gerekli olup kağıdın sıkı ve hacimli olması istenir. Dövme sırasında yırtılma direncinin önemli oranda düşmesi liflerin kesilmesinden ileri gelir. İşlemi daha da ileri götürülürse kaba lif yapısı tümüyle harap o!ur(Casey 1961, Spencer et a l . 1970). Şekil 5.10'da dövme ile yanlan ve kesilen lifler görülmektedir.
Şekil 5.10. Dövme ile liflerin yanlması (A) ve kesilmesi (B).
Dövme lif kesme oranı ayarlanarak kolaylıkla kontrol edilebilir. Lifler kesilmeye çok elverişli olup kesme için en uygun pozisyon liflerin bıçak
206
kenarlanna transversal olarak gelmesidir. Düşük konsantrasyon, rotor ve stator arasındaki yüksek basınç, keskin kenarlı ve İnce bıçaklar kesilmeyi artıran etkenlerden bazılarıdır. Bunun aksine, düşük basınç, yüksek konsantrasyon ve kör bıçaklar kesmeyi azalbr. Alfa selülozca zengin hamurlar daha kolay kesilir. Sülfit hamuru kolay kesilir, soda hamuru kesmeye dayanıklıdır(Root 1962, Spencer et al. 1970).
Rafinörün tipi kesmeyi etkiler. Konik rafinörîer daha çok kesmeye, diskli rafinörîer ise saçaklanmaya uygundurlar. Dövme saçaklanma ve kesme etkisi yanında lif kınnülan da oluşturur. Bu lif kınnbları kağıt formasyonu sırasında boşluktan doldurarak, lifler arasındaki bağ oluşumunu ve yoğunluğu artırarak daha sert ve rijit kağıt yapımını sağlar.
5.2.4.6. Dövmenin Kağıt Formasyonuna Etkisi
Dövme miktarının artması ile; • Elek üzerinde süzülme yeteneği azalır, elek üzerindeki süzülme
düzenli olmaz. • Emici kasalara daha fazla bir vakum uygulamak gerekir. Elekten
ayrılan yaş safiha kopmaya daha meyillidir. Çünkü, su içeriği daha yüksektir, kağıdın kaldınlması zorlaşır.
• Islak safihanın preslenmesi zorlaşır, ezilmeye meyil artar. • Kurutma partisine girişte su miktan daha fazladır.
Buna karşılık; • Özellikle lifler kısaldıkça formasyon düzelir. • Dolgu ve katkı maddelerinin tutunmalar artar. • Kağıdın boyut değişmesi artar, stabilitesi azalır.
Kurutma partisinde, dövmenin artmasıyla; • Enine yönde safihanın büzülmesi artar, safiha çıkışta girişten daha
dardır. • Büzülmeye, kınşmaya meyil artar. • Safiha daha çok su içerdiğinden kurutma zorlaşır, daha tedrici bir
kurutma gereklidir. • Safihanın nem oranı enine yönde farklılıklar gösterir(VIIars 1978,
Eroğlu 1979).
Dövme, fabrikasyon sırasında bazı güçlüklere neden olduğundan ve bazı özellikleri düşürdüğünden tam gerekli oranda dövme yapılması hem kolay hem de ekonomik çalışma açısından önemlidir.
207 ,
yapraklı ağaç liflerinden daha çok fibrlllenir. Soda yöntemiyle pişirildiklerinde yapraklı lifleri az veya hiç fibrillenme göstermezler. Normal olarak İnce çeperil olduklarından ilkbahar odunu lifleri yaz odunu liflerinden daha kolay fibrillenirler.
Liflerin yassılaşmış olması nedeniyle bağlanma alanındaki artış oldukça belirgindir. İki şişmiş lif şeridi arasındaki temas alanı iki tüp arasındaki temas alanından daha büyüktür. Artan temas alanı ile birlikte hücre çeperinden materyal ayrılmasının ortaya çıkardığı artan lif esnekliği bağlanma İçin uygun ilişkideki hidroksil gruplarının miktarını artırmaktadır. Dış fibrillenme oiarak adlandırılan- lif yüzeyinde flbrillerin açığa çıkmasına zıt olarak bu artan lif esnekliği iç fibrillenme olarak atllandıniır(Kiine 1982).
5.2.4.5. Dövmenin Lif Kesilmesine Etkisi
Dövme sırasında oluşan etkilerden birisi de liflerin daha kısa boylarda kesilmesidir. Saçaklanma istenen bir olay olduğu halde liflerin kesilmesi istenmez, uzun lif kullanıp onun dövme ile kısaltılması ekonomik değildir. Ancak, bazı durumlarda lif kesilmesi gerekebilir. Örneğin, paçavra selülozu kullanılırsa İsteyerek kesme yapılır. Böylece, lif uzunluğu kısaltılarak düzgün bir formasyon sağlanabilir. Kurutma, süzgeç ve resim kağıdı yapımında paçavra önce yavaş bir dövmeye uğratılır. Sonra, dövücü ayarlanarak kesme yapılır. Çünkü, bu tip kağıtlar için kısa lifli ve serbest bir hamur gerekli olup kağıdın sıkı ve hacimli olması istenir. Dövme sırasında yırtılma direncinin önemli oranda düşmesi liflerin kesilmesinden ileri gelir. İşlemi daha da Heri götürülürse kaba lif yapısı tümüyle harap olur(Casey 1961, Spencer et al. 1970). Şekil 5.10'da dövme ile yanlan ve kesilen lifler görülmektedir.
' i
Şekil 5.10. Dövme ile liflerin yanlması (A) ve kesilmesi (B).
Dövme lif kesme oranı ayarlanarak kolaylıkla kontrol edilebilir. Lifler kesilmeye çok elverişli olup kesme için en uygun pozisyon liflerin bıçak
206
kenarlarına transversal oiarak gelmesidir. Düşük konsantrasyon, rotor ve stator arasındaki yüksek basınç, keskin kenarlı ve ince bıçaklar kesilmeyi artıran etkenlerden bazılarıdır. Bunun aksine, düşük basınç/; yüksek konsantrasyon ve kör bıçaklar kesmeyi azaltır. Alfa selülozca zengin hamurlar daha kolay kesilir. Sülfit hamuru kolay kesilir, soda h p y r u , kesmeye dayanıklıdır(Root 1962, Spencer et al. 1970). §| i •'
Rafinörün tipi kesmeyi etkiler. Konik rafinörler daha$pk kesmeye, diskli rafinörler ise saçaklanmaya uygundurlar. Dövme saçaklanma ve kesme etkisi yanında lif kırıntıları da oluşturur. Bu lif kmnblan kağıt formasyonu sırasında boşlukları doldurarak, lifler arasındaki bağ oluşumunu ve yoğunluğu artırarak daha sert ve rijit kağıt yapımını sağlar.
5.2.4.6. Dövmenin Kağıt Formasyonuna Etkisi
Dövme miktarının artması ile; • Elek üzerinde süzülme yeteneği azalır, elek üzerindeki süzülme
düzenli olmaz. • Emici kasalara daha fazla bir vakum uygulamak gerekir. Elekten
ayrılan yaş safiha kopmaya daha meyillidir. Çünkü, su içeriği daha yüksektir, kağıdın kaldırılması zorlaşır.
• Islak safihanın preslenmesi zorlaşır, ezilmeye meyil artar. • Kurutma partisine girişte su miktarı daha fazladır.
Buna karşılık; • Özellikle lifler kısaldıkça formasyon düzelir. • Dolgu ve katkı maddelerinin tutunmaları artar. • Kağıdın boyut değişmesi artar, stabilitesi azalır.
I
Kurutma partisinde, dövmenin artmasıyla; • Enine yönde safihanın büzülmesi artar, safiha çıkışta girişten daha
dardır. • Büzülmeye, kırışmaya meyil artar. • Safiha daha çok su içerdiğinden kurutma zorlaşır, daha tedrici bir
kurutma gereklidir. • Safihanın nem oranı enine yönde farklılıklar gösterir(Vilars 197B,
Eroğlu 1979).
Dövme, fabrikasyon sırasında bazı güçlüklere neden olduğundan ve bazı özellikleri düşürdüğünden tam gerekli oranda dövme yapılması hem kolay hem de ekonomik çalışma açısından önemlidir.
207
5.2.5. DÖVMEDE KULLANILAN ALETLER
5.2.5.1. Hollanderler
Hollanderlerin bulunması lif hazırlanmasında önemli bir aşama olmuştur. Uzun yıllar rakipsiz olarak kağıtçılıkta kullanılmış ve üzerinde çalışılmıştır. Hollander adı aletin ilk önce su gücü bulunmadığından rüzgar gücü İle çalışılan Hollanda' da bulunmasından İleri gelmektedlr(Cottrall 1965). Holländerin bulunmasıyla paçavranın 4-5 haftalık çürütme İşlemi önemli ölçüde azalmıştır. Kullanımı Hollanda'dan hızla Almanya ve İngiltere'ye yayılmıştır. Ancak, Fransa'ya 1750'lerde gelmiştir.
Bugünkü tipleri 200 yıl öncekilerden pek farklı değildir. Etkisini artırmak ve dövme süresini azaltmak için üzerinde birçok değişiklik yapılmıştır. Daha sonra, diskli ve konik rafinörlerln gelişmesine rağmen hollanderler paçavra ve keten liflerinin dövülmesinde daha uygun bir alet olarak kullanılmaktadır. Bir hollander, Şekil 5.11'de görüldüğü gibi ortası oval bir boşlukla aynlmış üzeri açık ve yine oval veya eliptik bir kanaldan oluşmuştur.
Oval gövde j r ^ p ç i g g 3 B o ? a l t n l a ^'"İ 1
Göç aktarıcı
Şekil 5.11. Hollander.
Hollanderlerin duvarları ve tabanları beton, tuğla, seramik, odun ve dökme demirden yapılabilir. Kanalın bir tarafında kanal içine yerleştirilmiş olan döner silindir hem kanai içinde süspansiyonun dolaşımını sağlar, hem de üzerindeki bıçaklar yardımıyla dövmeyi sağlar. Bıçaklar arasında odun dolgu vardır. Silindirin dönüş hareketi yan tarafa veya alta yerleştirilmiş bir motor yardımıyla sağlanır.
Döner silindirin bıçaklan karbon çeliği, kanşık çelik, paslanmaz çelik, fosfor bronz, manganez bronz veya bazalttan yapılmış olabilir. Silindirin albndakl yatak levhası bir veya daha fazla sayıda olabilir. Yatak levhası belirli sayıda çelik bıçaktan yapılmış olup arası odunla sıkıca doldurulmuştur. Odun dolgu iyi kurutulmuş yapraklı ağaçtan yapılır. Bıçaklar yerlerinde döküm
208
yapılarak veya bir çemberle tutulabilir. Şekil 5.12'de görüldüğü gibi, yatak levhası bıçaklarının dizilişi düz veya eğrili olabilir ve vidalarla sıkıca bağlanmışrjr(Spencer et al. 1970).
Döner silindir yatak levhasına hidrolik olarak yaklaşıp uzaklaşarak dövme etkisi ayarlanır, ya da mekanik olarak silindir yatak levhasına yaklaştırılıp uzaklaştırılarak ayarlama yapılabilir. Ayarlama etle, elektriksel olarak, mekanik veya pnömatik olabilir. Döner silindirin hemen arkasında yükselen ve alçalan bir kısım bulunup süspansiyonun akışını kolaylaşbnr. Döner silindir pompalama etkisiyle hamuru yukarı çıkarır, oradan da meyil etkisiyle hamur kanal İçinde dolaşıma uğrar(Spencer et al. 1970, Danforth 1970, Root 1962, Kentsbeer 1965).
.Dolgu
Bıçak
rv ı» E ğ r i l i ~ D ü z " _ Döner silindir Y a t a * ı L
— î-H-kajç.1 e v h a s ı Şekil 5.12. Holländerin silindir ve yatak levhası bıçaklan.
Sürekli çalışan hollanderler dövmeden çok lif açma için kullanılır. Burada, yatak levhası yerine delikli bir levha konmuştur. Liflenen hamur bu deliklerden geçerek pompaya sevk edilir. Sürekli çalışan hollanderler atık kağıtların değerlendirilmesinde geniş ölçüde kullanma yeri bulmuşlardır. Ancak, son yıllarda puiperler bunların yerini aimışbr.
Döner silindirin çevresel hızı 700-800 m/dak. dolayındadır. Yatak levhasının hemen önünde boşaltma deliği vardır. Bıçak kalınlığı tipik olarak 3/8 inç(l cm.) silindir üzerinde, 1/4 inç ( 8 mm.) olarak da yatak levhası üzerindedir. Odun dolgu genellikle Meşe ve Akçaağaç* tan olup ıslanınca şişen odunlar bıçakların sıkıca tutunmasını sağlar. Bıçakların ömrünü uzatmak için odun dolgu biraz yontularak bıçak derinliği artırılır. Dövme etkisi bıçaklar arası açıklık, bıçağın keskinliği, döner silindirin ağırlığına bağlı olup bunlar yardımıyla deneysel olarak ayarlanır. Elle. ayarlama Holländer boş iken yapılır. Güç tüketimi yardımıyla ayarlama ise blf wattmetre veya ampermetre İle aletin tükettiği enerjiye göre yapılır(Spencer et al. 1970).
Bir dövme biriminde genellikle birçok dövücü aynı anda çalışır. Böylece, kağıt makinesinin ihtiyacı kesintisiz olarak karşılanır. Dövme işleminden önce hamurun lifleri açılır, bu sırada basınç uygulanmayarak bıçaklar arası açıklık fazla tutulur. Daha sonra, asıMövme işlemi İçin dövme
209
basına ayarlanır. Bıçaklar arası açıklık aletin çıkardığı sese göre yapıldığı gibi harcanan güç miktanna göre de ayarlanabilir. Bu tip İşler sanatsal bir iş olup tecrübeye dayanır ve iyi bir dövme için önemlidir.
Hollanderierin boyu 5-7 m. eni 2-3 m.'dir. Derinlik 80-160 cm. arasında olup 300-1500 kg. kuru kağıt hamuru alabilirler. Sirkülasyon hızını arbrmak için tümsek kısmın yüksekliğini artırmak gerekir. Yatak levhası genlşletileblllr. Ya da döner silindirin hızı artırılır, veya kanalın meyli artırılır. Şaft ve döner silindir düz bir kayış veya V kayışı ya d» zincir yardımıyla döndürülür. -
Aydınger kağıdı gibi aşın dövülmesi istenen hamurlarda hamur metal parçalanndan arındırılmış olmalıdır. Kondansatör kağıdı yapımında bazalt lava bıçaklar veya beton kuvars kanşımı bıçaklar uygundur. Bunlar ince bıçaklar halinde dökülerek pim ve cıvata İle yivlere oturtulur. Döner silindirin süspansiyonu sıçratmaması için üzeri şekline uygun bir kapakla örtülür. Hollanderde çalışma konsantrasyonu %4-7 arasındadır. Dövme süresi uzun, enerji tüketimi fazladır. Aynca, bakımı ve ayarlanması zor olup kendine has bir sanattır, fazlaca yer kaplar, kullanılan iş gücü fazladır, kapasitesi düşük olduğundan yüksek kapasiteli İşler İçin uygun değildir. Dövme etkisi düzensiz olup her alette farklıdır, dövme etkisinin kontrolü zordur. Dövme kesintili olarak yapılır. Rafinörlere oranla verimlilik çok daha az olup %50'dlr. Yani, kullanılan enerjinin yarısı boşa harcanmaktadır(Vilars 1978).
Hollanderler halen, paçavra selülozunun dövülmesinde, sigara kağıdı gibi özel kağıtların liflerinin dövülmesinde kullanılmaktadır. Bunlann dışında yerlerini daha etkili ve verimli çalışan rafinörlere bırakmışlardır. Hollander dışında Jones Bertrams ve Thorsen dövücüleri de kullanılmışlardır.
5.2.5.2. Rafinörler
Uzun yıllardan beri dövme meta! çubuklann veya bıçaklann lifler üzerine olan etkileri yardımıyla yapılmaktadır. Eski kağıt imalathanelerinin tokmaklarının yerini önce hollanderler almış, sonra konik rafinörler, daha sonra da son yıllarda diskli rafinörler yaygın bir şekilde kullanılmaya başlamıştır.
5.2.5.2.1. Rafmörlerin Çalışma İlkeleri
Rafinörler bir yüzey üzerine yerleştirilmiş metal bıçaklann yine benzer bir yüzeye karşı yer değiştirmesi ilkesine göre çalışırlar. Uf süspansiyonu bu iki yüzey arasından geçerken lifler sert hareketlere, basınç, çekme ve
210
sürtünmeye uğrayarak yapılan gevşer(Spencer et al. 1970, Stephansen 1968, Chievarina 1968, Eroğlu 1979 ). Şekil' 5.13'de karşılıklı İki bıçağın dövme sırasında liflere olan etkileri basitleştirilmiş olarak gösterilmlştir(5penceretal. 1970).
Aşın kümelenen lifler rafinör bıçaklarına takılarak yüksek basınç oluşmasına neden olur. Bu da, bazı liflerin aşın ezilmesine, kesilmesine, bazılannın İse hiçbir işlem görmemesine neden oiur. Bunun sonucu ise, heterojen dövmedir. Lif kümelenmesinin azalblması dövme etkisini düzeltir. Küme dağıbcı karboksimerjl selüloz kullanılması basına azaltmaktadır. Liflerin dağılımı iyi oldukça enerji tüketimi azalır. Basınç miktarını liflerin dağılma durumu, açıklık miktan ve iç basınç belirlemektedir (Hietanen 1991).
1. Kademe: Liflerin çenelerde toplanması ve yerel su alınması
2. Kademe: Mekanik basınç ve su çıkarılması
3. Kademe: Basınç etkisiyle bıçaklar altında kayma
4. Kademe: Mekanik gevşeme, suyun yeniden absorpstyonu
5. kademe: Lif dağılması ve gelecek devir için lif toplanması
Şekil 5.13. Rafinör bıçaklannın liflere etkisinin şematik olarak gösterilmesi.
Bu etkiler sonucu suyun daha önce yeterince giremediği lif içine nüfuzu sağlanmış olmaktadır. İki bıçak arasında geçen olaylar yeterince açıklanmış olmamakla birlikte, türbülansın çok şiddetli olduğu, bıçaklann özelliğinin önemli olduğu, bıçak şeklinin etkisi olduğu bilinmektedir. Birçok dövücü aşağıdaki özellikleri yönünden farklıdıriar(Spencer et al. 1970).
• Her çarpmada etkilenen lif sayısı ve oranı, • Birim zamandaki çarpma sayısı, • Çarpmanın şiddeti.
211
5.2.5.2.2, Rafinörlerde Faydalı Gücün Hesabı
Bir rafinörün harcadığı toplam güç" P" aşağıdaki güçlerin toplamıdır:
P = Ph + Pp + Pu
Burada;
Ph : Hidrolik türbülans gücü, Pp : Hamurun pompalanmasına harcanan güç, Pu : Gerçek dövme için kullanılan faydalı güç.
Ph+ Pp aletin boşa harcadığı güçlerin toplamıdır. Boşa harcanan gücün miktan; Hollanderde %50, konik rafinörde %40, geniş açılı konik raflnörde (60° ilk) %30-35, diskli rafinörlerde İse %20-25'dir. Buradan da anlaşılacağı üzere enerji yönünden en verimli çalışan aletler diskli rafinörlerdir. Diskli rafinörlerde;
P h : K txD 5xU3
P p ; K 2 XQ 2 xD 2 x U 2
Pu : K3X D 3 xU dur.
Burada: D ; Disk çapı, U : Hız devir/dak., Q: Aletin debisi, Kı : Sıvı yoğunluğu ile bıçakların şekil ve büyüklüğüne bağlı
bir katsayı, K 2 : Sıvı yoğunluğu ve yerçekimi ivmesine bağlı bir katsayı, K 3 : Uf-lif sürtünmesi ve lif-bıçak sürtünmesine bağlı bir
katsayı (Vilars 1978).
Bir rafinörde boşa harcanan gücün miktarı hıza da bağlıdır. Bir alet seçilirken bıçaklar sıkılmadan alet boşa döndürüldüğünde harcadığı gücün(boşa harcanan güç) bilinmesi önemlidir. Enerji tasarrufu yönünden bu hususa önem verilmelidir. Toplam güçten boşa harcanan güç çıkarılırsa Pu faydalı güç Kws/ton cinsinden bulunur. Faydalı gücün toplam güce oranlanması söz konusu aletin verimini ortaya koyar.
P u
Verim = dlr. P
Örnek: Eğer, 720 devir/dak. hızla dönen bir aletin boş dönme sırasında harcadığı güç 110 BG ve toplam gücü 375 BG ise
Pu : 375-110 = 265 BG dir. Buna göre aletin verimi:
Verim : 265/375 = 0,71 dir.
Eğer, 980 devir/dak. hızda alet boşa döndürüldüğünde boşa harcanan güç 280 BG , toplam güç 645 BG ise
Pu 365 Verim = —= =0,56 dır.
P 645
Birim zamanda kesilen bıçak uzunluğu:
Eğer, bir bıçağın uzunluğuna L dersek, Nr: Rotorun bıçak sayısı, Ns : Statorun bıçak sayısı, N : Rotorun dakikadaki devir sayısı olsun.
Birim zamanda kesilen Lc bıçak uzunluğu aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.
N Lc = L x Nr x Ns x Km/san. olacakbr. Birim zamanda kesilen bıçak
60 uzunluğuna dayanarak aletin spesifik yükü aşağıdaki formüle göre hesaplanabilir.
Pu SpesifikYük= — Watt/km/san. dir.
Lc Bu parametre sayesinde değişik tip hollander ve rafinörler verimlilik yönünden karşılaştırabilir. Çünkü, hepsi aynı bıçak uzunluğuna, aynı bıçak açısına sahip ve benzer materyalden yapılmış ise aynı spesifik yüke sahip olmaları halinde;
• Aynı dövme etkisi sağlanacak, • Muamele edilen hamurlardan aynı fiziksel özelliklere sahip kağıt elde
edilecektir.
Spesifik yük kağıt hamuru cinsine göre ibreli bisülfıt hamuru için 1700 watt/km/san., ibreli ve yapraklı kraft hamurlan için 2500 watt/km/san.'yi
geçmemelidir. Aksi halde, lifler tahrip edilebilir. Aynca, her geçişte kullanılan faydalı güç eski kağıtlarda, yapraklı ve ibreti bisülfit hamurlarında 5-9 BG/ton/günü , sağlam hamurlarda da 9-12 BG/ton/ günü geçmemelidir. Bir BG/ton/gün = 18 Kws/ton dur.
5.2.S.2.3. Kon ik Rafinörier
Konik rafinörier sürekli çalışan ilk rafinörlerdir. 1858 yılında Joseph Jordan tarafından bulunmuş ve onun adına izafeten Jordan da denilmektedir. Geniş ölçüde kullanılmış ve halen de kullanılmaktadır. Bazı bakımlardan hollanderlere de benzerler. Ancak, burada bıçaklar iç İçe geçmiş konik bir rotor ve bîr stator üzerine eksene paralel olarak dizilmiştir. Alet simetrik kapalı bir birim oluşturur. Şekil 5.14'de görüldüğü gibi şekli koniye benzediğinden konik rafinör denir. Konikllk açı 10-20° arasında da olup şaft bir motora bağlanmışbr. Kullanılan gücün bir kısmı hamurun sirkülasyonu için hidrolik kayıplara, sürtünmeye ve elektriksel etkisizliklere harcanır. Boşa harcanan güç hızın artışıyla doğru oranblı olarak aıtar( Casey 1961, Danforth 1970, Spencer et al. 1970, Root 1962, Vilars 1978, Kentsbeer 1965).
Şekil 5.14. Konik rafinör.
Hamur genellikle %3-5 konsantrasyonda sürekli olarak ince uçtan verilir. Rotor ve statorun bıçaklan arasından geçtikten sonra koninin geniş tarafından çıkar. Hollanderlere oranla aktif yüzeyleri daha fazla, bıçak açıklığı daha kolay ayarlanır, daha az sorun yarabr ve az yer kaplar. Ancak, rafinör düşük verimli bir santrifüjlü pompa gibi çatışbğından kullanılan gücün bir kısmı makineyi döndürmek ve hamuru pompalamak İçin boşa harcanır.
Rotor ve stator üzerindeki uzunluğuna bıçaklar kullanma yerine göre çelik alaşım, paslanmaz çelik veya bronzdan yapılmışbr. Bıçaklann yerleşimini konik rotor yüzeyine uydurmak için aynı anda kısa ve uzun bıçaklar birlikte kullanılır, "tipik bıçak kalınlığı 8mm. olup 3-13 mm. arasında değişir ve bıçaklar arasındaki mesafe amaca göre değişir. Bıçaklann arası genellikle
Meşe veya Akçaağaç dolgu olmakla birlikte dökme, kaynak veya plastik de olabilir. Rotor bıçaklan genellikle düz, oysa stator bıçaklan makaslama etkisi yaratmak için açılı yapılmışbr. Bıçaklar aşındıkça rotor ileri geri hareket ettirilerek bıçaklar arası açıklık ayarlanır. Bıçaklar fazlaca aşındığında odun kısmı yontularak derinlik artırılır ve bıçaklann ömrü uzatılır. Bıçaklann ömrü aylar veya birkaç yıl olabilir.
Çalışmaya başlamadan önce uygun rotor ve stator açıklığı ayarlanmalıdır. Durdurmadan önce de açıklık arbnlarak metal metal teması sonucu aletin kilitlenmesi önlenmelidir. Otomatik ayarlama İçin elektriksel, hidrolik ve pnömatik olarak çalışan aletler vardır. Konik rafinörier kullanılan hamura bağlı olarak 5-30 BG/ton kadar güç tüketirler. Ayarlama sırasında rotor İleri itildikçe bir süre güç tüketimi sabit kalır, belirli bir noktadan sonra aletin sesinde bir değişme olur ve güç tüketimi düzenli, olarak artmaya başlar. Eğer, daha fazla ileri gidilirse bir noktadan sonra güç tüketimi hızla artmaya başlar ve, bu noktaya parçalanma başlangıç noktası denir. Bunun ötesinde rafinörün etkisi düzensizdir ve bıçaklar hızla aşınır, rafinör kilitlenebilir veya bıçaklar kınlır(Danforth 1970, Spencer et al. 1970).
Konik rafinörlerde boşa harcanan güç; motorun pozisyonunun, BG nün, konsantrasyonun, rotor hızının, hamur tipinin, sıcaklığın ve iç basıncın bir fonksiyonudur. Kullanılan güç rafinör büyüklüğüne göre 15-800 BG arasında değişir. Devir sayısı İse 260-1500 devir/dak. arasındadır.
Dövme basmanın artmasıyla enerji tüketimi ve sıcaklık artar. Kullanılan enerjinin bir kısmı türbülans ve sürtünme nedeniyle ısı olarak açığa çıkar. Enerji tüketimi azalırsa yaş veya mutedil dövme yapılır, bu durumda kağıdın kopma direnci yüksek olur. Ancak, konik rafinörier genellikle dövmenin sonunda kesme etkisi sonucu formasyonu düzeltmek'amacıyla kullanılır. Lif başına çarpma sayısı daha azdır. Fakat, çarpma şiddeti yüksek ve akım bıçaklara paralel yönde olduğu İçin kesme etkisi fazladır ve enerji tüketimi yüksektir. Boşa harcanan güç %40 tir.
5.2.5.2.3.1. Geniş Açılı Konik Rafinörier
Konik rafinörlerin bıçaklara paralel akışını azaltarak kesmeyi azalbp liflendirme etkisini artırmak için yüksek hızlı, konikllk ağsı 60° dolayında olan Clafiin gibi geniş açılı rafinörier yapılmışbr. Bu rafinörlerin hızlan 800-1600 devir/dak. olup standart jordanlarda bu hız 350 devir/dak.'dır. Şekil 5.15'de görüldüğü gibi bu rafinörlerde rotor ve statorun tamamı değiştirilebildiğinden daha geniş bir uygulama alanı bulmuştur. Kimyasal hamurlardan kaliteli kağıt yapımında, paçavra selülozunun dövülmesinde diskti rafinörlerle birlikte
214 215
kullanılabilirlere Vilars 1978, Casey 1961, Spencer et al. 1970, Eroğlu et al. 1982).
Çalışma elemanları değiştirilebildiğinden bıçaklar dökme veya kaynak olabilir. Rotor çapı 106.68 cm.'ye ve güç 500 BG ne kadar çıkabilir. Bıçak kalınlığı 1.27-0.635 cm. olup krom, demir, paslanmaz çelik veya çelik alaşım olabilir. Jordanlarda kalın/ince çap oranı 1,5/1 olduğu halde geniş açılı konik rafinörlerde bu oran 3/1 dir. Geniş açılı konik rafinörlerde 3-7 tip değişik bıçak olduğu halde, jordanlarda iki değişik tip bıçak vardır. Bu nedenle geniş açılı rafinörlerde kesme etkisi daha az, saçaklarıma etkisi daha fazladır.
Şekil 5.15. Geniş açılı konik raflnör.
Rotor ve stator arasındaki açıklık uygun şekilde ayarlanmalı, aletin durdurulmasından önce metal-metal sürtünmesini önlemek için bu açıklık genişletilmelidir. Konik rafinöre yeterli basınç ve hacimde hamur veren bir pompa kullanılmalıdır. Tüm potansiyeli kullanmak için alet daima hamurla dolu tutulmalıdır. Geniş açılı rafinörler tek olarak veya birçoğu bir arada seri ya da paralel takımlar halinde kullanılır. Hamur genellikle bir depodan pompa yardımıyla basınç albnda rafinöre verilir. Dövülen hamur bir sonraki işlem için depoya sevk edilir. Giriş bir vana yardımıyla kontrol edilir ve lif/su oranını sabit tutmak İçin bir konsantrasyon ayarlayıcı kullanılmalıdır.
Hamur ince uçtan girer ve dövüldükten sonra kalın uçtan çıkar. Liflere çarpma sayısı rafinörün büyüklüğüne, bıçak dizaynına, dönme hızına, konsantrasyona bağlı olarak değişebilir. Konsantrasyon genellikle %3-5 arasında olup dövülmesi zor olan hamurlar da kullanılabilir.
Günümüzde geniş açılı konik rafinörlerden en fazla tercih edileni koniktik açısı 20° olan Confio tipi rafinörlerdir. Bu rafinörlerin sekiz farklı boyutta olanı olup maksimum güç tüketimleri 110-3500 kW arasında değişmekte ve diskler arası açıklığı elektro-mekanik olarak ayarlanmaktadır. Kağıt fabrikalarında kimyasal hamurların dövülmesi için önerilen rafinöre ait bazı önemli veriler aşağıya çıkarılmışbr(Lumiainen 2000).
Î.Y.O. Hamurlan Y.O. Hamurlan Bıçak genişliği 3.5.5.5 m m 2 0 . 3 0 m m
Dövme yoğunluğu, SEL 0.9-6.0 J/m 0.3-1.5 j/m Dövme yoğunluğu,SSL 250-1000 j/m 2 150-500 J/m 2
Dövme konsantrasyonu 3.5-4.5 % 4.0-6.0 %
5.2.5.2.4. Diskti Rafinörler
Diskll rafinörler son yıllarda kağıt endüstrisinde önemli etkileri olan aygıtlardır. Kullanıştan çok hızlı bir şekilde artmışbr ve artmaktadır. Kağıt ve karton fabrikalarında geniş ölçüde kullanılmaktadırlar. Diskll rafinörlerin en önemli kullanış yerlerini aşağıdaki gibi. sıra!ayabiliriz(Vilars 1978, Spencer et al. 1970, Danforth 1970, Eroğlu 1979, Rydholm 1965).
• Yongadan mekanik hamur üretiminde, • Dövmede(özellikle kraft ve ince kağırJann yapımında), • TMP, termomekanlk hamur üretiminde, liflendirmede, • Yankimyasal hamurların üretiminde, liflendirmede, • Kimyasal mekanik hamurların üretiminde, liflendirmede, • Yüksek konsantrasyonlu dövme işleminde, • Elek arbklannın dövülmesinde.
Diskti rafinörler 1856 yılında F. Kingstand tarafından bulunmuş olmasına rağmen gelişmeleri motor sanayiinin gelişmesine; yani, yüksek devirli motorlann yapılmasına bağlı kaImıştır(Cottrall 1965). Yeni ve en önemli diskti rafinör tipleri şunlardır: Sutherland, Voith, Sprout-Waldron, Black Clawson, Jones, Bauer vb. Şekil 5.16'da görüldüğü gibi bir diskll rafinör üzerinde eğimli olarak dizilmiş ve dizaynlan çok değişik bıçaklar bulunan ve stator denen bir sabit disk ile rotor denen bir döner diskten ibarettir.
Şekil 5.16. Bir döner bir sabit diskli diskli rafinör.
İki dlskll rafinörier özellikle yongalann liflendlrilmesinde kullanılır. İki stator ve bir rotorlu üç dlskli rafinörier kağıtçılıkta dövme amacıyla yaygın şeklide kullanılmakta olup şekli Şekil 5.17'de görülmektedir(Schaan 1968). Bu rafinörier, Şekil 5.18'de görüldüğü gibi monoflo(tek akışlı, hamurun diskler arasından seri geçişi) veya duoflo(çift akışlı, hamurun diskler arasından paralel geçişi) şeklinde çalışabllir(Vilars 1978 ). Monoflo ve duoflo çalışmanın birbirlerine göre avantajları kesin olarak gösterilememiştir. Fazla dövme İçin monoflo, debi değişmeleri halinde kolay ayarlama için duoflo çalışma önerilmektedir. Duoflo çalışmada paralel olarak çalışan iki adet çift dlskli rafinöre eşit bir kapasite sağlanmaktadır. Yerden tasarruf sağlar ve her İki hamur akımı eşit şekilde dö»ülmektedir(Schaan 1974).
Dlskli raflnörlerde hamur diskler arasından geçerek dışan çıkar. Bu rafinörier geniş ölçüde kese kağıdı, ambalaj, kraft kartonu ve buna benzer kağıtların yapımında ve daha az olarak ta yüksek kaliteli kağıtların yapımında kullanılmaktadır. Dlskli rafinörlerin 3 üpi vardır. Bunlar:
a. Bir döner bir sabit diskll rafinör, b. İki sabit bir döner diskli rafînör(yüzer disk, Şekil 5.17) . Ortadaki
disk döner, kenardakller sabittir. Burada teorik olarak bir rafinör iki rafinörün işini görür.
c. İki döner dlskli rafinör, burada iki disk ters yönde döner. Bu rafinörier yüksek konsantrasyonlu dövmede, yongadan mekanik hamur üretiminde kullanılırlar.
Şekil 5.17. Biri döner İki sabit diskli rafinör(Schaan 1968).
Diskli rafinörlerin bıçaklan döner ve sabit diskler üzerinde sökülüp takılabilir. Lifleri dövme etkileri daha İyi, enerji kullanımı daha etkili, birim dövülen lif miktan için harcanan enerji daha az, saçaklandırma etkisi fazladır.
Boşa harcanan güç %20-25 olup diğer dövücülerden daha düşüktür, dolayısıyla enerji kullanımı yönünden daha etkili aletlerdir(Cherbit et al. 1974, Spencer et al. 1970, vllars 1978, Eroğlu 1979).
Bıçakların geometrik şekil ve büyüklüğü kullanma amacına göre değişir. Geniş bıçaklar şişme ve fibrlllendirmeyi artırır, İnce bıçaklar kesme etkisi yarabr. Liflerin kesilmesi daha çok enerji harcar. Bu yüzden lirleri kesmektense kısa lif kullanmak daha İyidir. Bir bıçağın ömrü koşullara bağlı olarak 500-2000 saat arasında değişir. Bıçaklar demir, çelik alaşım, paslanmaz çelik ve nikel çeliği olabilir. Tipik bıçak genişliği 1/4 inç olup bıçaklar arası açıklık mekanik, elektriksel veya hidrolik olarak ayarlanabilir. Dövme miktan bıçaklar arası açıklığa bağlıdır ve hamur rafinöre basınçlı olarak verilir. Bıçakların düzenli aşınmasını sağlamak için disklerin dönme yönü zaman zaman değiştirilmelidir. Diskli rafinörlerin bıçaklan konik rafinörlerden daha ucuz olduğu gibi değiştirilmeleri de daha kolaydır. Buna karşılık bıçağın ömrü daha kısadır. Bıçak büyüklüğü, şekli, açısı kullanma amacına göre değişen ve sayısı 1000 dolayında olan birçok bıçak tipi vardır. Bıçaklar arası açıklık çalışmadan önce ve sonra uygun şekilde ayarlanmalıdır. Rafinörün tam kapasite çalışması için besleme tam ve düzenli olmalıdır.
Diskli rafinörlerin gücü 200-3000 BG, çevresel hızlan İse 600-800 devir/dak. arasında değişir. Disk çaplan 60.96-121.92 cm. arasında, laboratuar tipi olanlarda 30.48 cm. dolayındadır. Kullanılan enerji miktan 10-30 BG/ton/gün arasında değişir. İbreli hamurlan yapraklılardan daha çok enerji tüketirler. Yankimyasal hamuriann llflendiriimesinde enerjiden tasarruf etmek için liflendirme sıcak halde yapılır. En çok kullanılan diskli rafinör 91.44 cm. çapında, 1000 BG de ve 600 devir/dak hızda, 100-500 ton/gün kapasiteli olanlardır.
Şekil 5.18. Yüzer tip diskli raflnörlerde monoflo ve duoflo çalışma.
218 219
Diskli rafinörier konik raflnörlere oranla aşağıdaki avantajlan sağlarlar.
1. Dövme etkisi yüksektir, boşa çalışma daha azdır, dolayısıyla %20-50 oranında enerji tasarrufu sağlarlar.
2. Lifler üzerindeki etki düzenlidir, dövülen hamur daha homojen, şişme etkisi daha iyi, lif kesilmesi azdır, dolayısıyla yırtılma direnci yüksektir.
3. Düşük SR° derecelerinde aynı fiziksel özellikler elde edilir, dolayısıyla sonsuz elek üzerinde süzülme daha kolaydır. Aynı SR° İçin kağıdın yoğunluğu daha yüksektir.
4. Malzemesi daha ucuz ve yerleştirilmesi, ayan kolay, bakım masrafı azdır. 5. KW başına yabnm daha düşüktür. 200 Kw lık bir konik rafinörün masrafı
ile 400 KW lik bir dlskli rafinör kurulabiilr(Cherbit et al. 1974, Schaan 1968).
İlk diskli rafinörier normal basınç albnda çalıştırılmışlardır. Son yıllarda bütün diskli rafinörier basınç alhnda ve kapalı bir sistem olarak çalışmaktadır. Düzenli ve uygun bir besleme için uygun pompaların kullanılması gereklidir. Dlskli rafinörlerin beslenmesi için minimum 2,1 kg/on 2, maksimum 4,5 kg/cm2 basınç uygulanır. Debi ayan çıkışta bulunan ve tercihen giyotin tipi bir vana ile yapılır; böylece, çıkış basına giriş basıncından düşük olup 0,3-1,0 kg/cm2 İlk bir basınç farkı sağlanır(Vilars 1978).
Donanım :Halen uygulamada kullanılan üç tip bıçak vardır. Bıçakların özellikleri 3 rakamla ifade edilir. Bu rakamlann birimi 1/16 parmak (1,59 mm.) dlr. Şekil 5.19'da görüldüğü üzere birinci rakam bıçak genişliğini, ikinci rakam iki bıçak arasındaki genişliği, üçüncü rakam İse diş derinliğini ifade etmektedir(Cherbit et al. 1974).
Buna göre; 3.2.3 Yağlanmayı ve hidratlanmayı sağlar(bıçaklar sıkar). 2.4.3 Liflerin kesilmesini artınr(daha az, daha İnce bıçaklar). 3.3.3 Yukandakilerin etkisini ortalar.
Şekil 5.19. Disk bıçaklanmn karakteristikleri.
Diş derinliğinin artması düzenli etkiyi bozar ve hidrolik yoldan güç tüketimini artınr. Bıçaklar genellikle paslanmaz çelikten yapılır. Eğer; pH asit
ve hidratlanma İle fibrillenme isteniyorsa bıçaklar dökme demirden yapılır(sağlam ve gözenekli Nihard gibi).
Kesme etkisi ve darbelerin oluşması bakımından bıçaklann açısı da önemlidir. Rotor ve stator bıçakları birbirlerine paralel olarak kullanılırsa maksimum kesme etkisi elde edilir. Rotor bıçaklan stator bıçaklan İle dik açı oluşturarak şekilde yerleştirilirse darbelerin oluşması mümkün olmamakta, yalnız hidrolik hareketin etkileri görülmektedir. Bu durum, Şekil 5.20'de görülmekte olup spesifik güç ihtiyacı artmakta ve kapasite düşmektedir. Şekil 5.20'deki iki aşın durumun arasında bir dizayn seçilerek aynı rafinörde hem hidratlanma hem de kesme İşlemi sağlanabilip Schaan 1968).
Basma (pompa la ma)
Tutma
Rotor Stator Rotor Stator bçaüan bıçaklan Tutma etlisi
bıçaklan bıçaklan Basma(pompalama) eUüsl
Şekil 5.20. Bıçaklar arasındaki hidrolik hareketin etkileri.
Beloit çift diskli rafinörü kağıt fabrikalannda en iyi bilinen rafinördür. Voith Sulzer Çift Dlskli Rafinörü gibi Beloit Çift Diskli Sulzer DD 4000'de bıçak değiştirme için döner bir kapı ve elektro-mekanik bıçaklar arası açıklık ayarlayıcısına sahip düzenleme yer alır. Bu rafinörierde disk çapı 406 mm'den 1168 mm arasında değişmektedir. Yine güç tüketimleri de çapa bağlı olarak 260 kvV'den 1900 kvV'ye kadar değişmektedir. Kimyasal hamuriann
rafinörlerin önemli dövülmesinde kullanılan verilmlştir(Lumiainen 2000).
Bıçak genişliği Dövme yoğunluğu, SEL Dövme yoğunluğu, SSL Dövme konsantrasyonu
I.Y.O. Hamuru 3.5-4.8 mm 1.7-4.5 J/m
370-720 J/m 2
3.5-4.5, % .=
özellikleri aşağıda
Y.O. Hamuru 2.4-3.5 mm 0.5-1.5 J/m
180-360 J/m 2
4.0-5.5,%
Rafinör dpi, güç tüketimi, dövme yoğunluğu ve konsantrasyon arzu edilen dövme sonucuna, liflerin dövmeye olan yatkınlığına, rafinörün fiziksel boyutlanna bağlı olarak değişmektedir. Genel olarak, uzun ağartılmamış iğne yapraklı sülfat hamurlan en güçlü ve en yüksek dövmeye karşı direnç gösteren hamurlardır. Oysa, kısa ağartılmış yapraklı sülfit hamurlan en zayıf olup dövmeye karşı en az direnç gösterirler. *
5.2.6. DÖVMEYE ETKİ EDEN DEĞİŞKENLER
Dövmeye etki eden değişkenleri üç grup alfanda toplayarak incelemek mümkündür. Bunlar aşağıda görüldüğü üzere hammaddeye bağlı değişkenler, ekipmanların Özelliğine bağlı değişkenler ve sistemin işletilmesine bağlı değişkenler olarak gruplandırılablllr{Stevens 1992, Lumialnen 2000).
Hammaddeye bağlı değişkenler • Odun türü,
Hamur üretim yöntemi, • Pişirme derecesi, • Ağartma işleminin özelliği, • Ön işlemler uygulanıp uygulanmadığı, • Uf uzunluk dağılımı, • Uf kabalığı, • İlkbahar/yaz odunu oranı, • Kimyasal yapı(lignin, hemlselüloz, lignin oranlan).
Ekipmana bağlı özellikler • Bıçak boyutu ve derinliği, • Bıçak ve yivlerin alanı, • Yiv derinliği, • Bıçak malzemesinin türü, • Bıçak açısı, • Dönme hızı, • Yüzey kaplama malzemesinin türü.
Sistemin işletilmesine bağlı değişkenler • Sıcaklık, • PH, • Konsantrasyon, • İlave kimyasallar, • Üretim oranı, • Uygulanan enerji • Uf süspansiyonunun akış yönü.
Dövmeye etki eden değişkenlerin en önemlileri hakkında aşağıda daha geniş bilgi verilmiştir:
1. Lif Süspansiyonunun Akış Yönü:Süspansiyonun akış yönü tercihen bıçaklara dikey yönde olmalıdır. Bu durumda hidratianma artacak, kesme azalacakbr. Konik rafinörlerde olduğu gibi süspansiyonun bıçaklara paralel yönde akışı kesme etkisini artınr.
2. Rotor ve Statorun Oransal Hızları: 10,5 m/san. dolayındaki düşük hızlarda lifler tercihen kesilecektir. 17 m/san. dolayındaki orta hızlarda hidratianma etkisi artacak, kesme etkisi azalacakbr. 22 m/san. gibi yüksek hızlarda ise rafinör düğüm açıcı gibi çalışacakbr. Ancak, kesme etkisi artacaktır(Vilars 1978). Tablo 5.1'de rotor dönme hrzınm kağıdın fiziksel özelliklerine etkisi görülmektedlr(Schaan 1968).
Tablo 5.1'de görüldüğü gibi rotorun devir hızı arttıkça yırtılma İndisi ile patlama direnci ve kopma uzunluğu artmaktadır. Buna karşılık, tüketilen güç de artmaktadır. Düşük hızlarda lifler daha fazla kesilmekte olup 100 numaralı elekten geçen lif oranı artmaktadır.
3. Bıçak malzemesinin cinsi: Burada etkili olan faktörler pek bilinmemekle birlikte, deneysel olarak en iyi hidratianma lav, özellikle volvlc, daha sonra dökme demirle (örnek: Nifıard), sonra da paslanmaz çelikle elde edilmiştir. Ağartılmamış hamurlar ve eski kağıtlar için bazik pH larda Nlhard sert ve aşınmaya dayanıklıdır. Sertliği 525 Brinnel olup sertlik vermek İçin karbon, aşınma İçin krom ve sağlamlık için de nikel içermektedir. Paslanmaz çelik bıçaklar şoka, korozyona ve aşınmaya dayanıklı olup özellikle yapraklı ve ibreli ağartılmış hamurlann dövülmesinde kullanılır(Schaan<1968).
Tablo 5.1. Rotor devir hızının kağıdın fiziksel özelliklerine etkls!(Schaan 1968).
Özellikler Dövülmemiş 400 730 1000 hamur devir/dak devir/dak devir/dak
SR° 14 20 j 20 20 i
Patlama İndisi 24 34 44 46 Yırtılma İndisi 303 212 234 235 Kopma Uzun. m. 4750 6650 7830 8250 BG/ton/gün - 4.1 5.7 5.2 Uf Tasnifi %
Elek No: 14 48.3 30.4 46.3 48.4 30 27;6 33.5 27.7 27.2 50 12.7 20.2 14.8 14.0 100 5.3 9.9 6.4 5.6
-100 6.1 6.0 4.8 4.8 -Çift diskü rafinör 20 inçlik, ağartılmamış kraft, konsantrasyon %3.9, 20°SR
4. Bıçaklatın geometrik şekli: Genişlik, derinlik ve bıçaklar arası mesafe etkili faktörlerdir. Geniş bıçaklar hidratlanmayı ve fibrilienmeyl artınr, ince bıçaklar İse lifleri keser. Derinliğin artması hidrolik türbüians nedeniyle enerji tüketimini artınr. Sabit bıçaklarla döner bıçaklar arasındaki açı
223
çalışmanın düzenli olması üzerine etki eder. Açı büyüdükçe kopma uzunluğu ve patlama direnci artar, yırtılma direnci azalır. Genel olarak, küçük bir açı liflerin daha çok kesilmesine neden olur. 35° lik bir açı 10-15° lik bir açıya tercih edilir. Fakat 45° nin üzerine çıkılmaz; çünkü, bundan sonra hamur dişler arasında tutulmayacakta. İbreli kraft hamuru üzerinde yapılan denemede açılar 22° SR ve 30° SR olarak değiştirildiğinde, yırtılma indisi 182 ve 181, 25° SR de kopma uzunluğu İse 5600 m ve 6800 m. olmaktadır. Harcanan enerji ise 22° SR de 4 BG/ton/gün, 30° SR de 4,3 BG/ton/ gün olmuştur(Schaan 1968).
5. Diskler arası mesafe: Bıçaklar arasındaki mesafe dövülen hamur tipine bağlı olup lif çapından birçok kez daha geniştir. Genel olarak, 10-400 milimikron arasında değişebilir. Bu açıklık dikkatle kontrol edilmelidir. Genellikle, kaydedilen güce göre açıklık ayarlanır. Açıklık fazla ise hamurun dolaşımı sağlanır; fakat, dövme etkisi azdır. Açıklık daraldıkça liflerin kesilmesi artar, enerji tüketimi yükselir, sonunda alet kiIitlenir(Nordman et al. 1981).
6. Hamur konsantrasyonu: Eğer, konsantrasyon %2-3 dolayında düşük ve raRnörün hızı da düşük ise kesme etkisi yüksek otacaktir. Konsantrasyon artbkça hidratianma ve saçakianma etkisi de artmakta bu da enerji tüketimini %20-40 arasında yükseltmektedir. Konsantrasyonla birlikte rafinörün hızı ve bıçak sayısı da arbnlırsa kesme etkisi azalacakbr. Bu üç değişken daha fazla artınlırsa lifler daha plastikleşerek şişecek, yani hidratianma etkisi hakim olacakbr(Schaan 1968). Genellikle, özel durumlar dışında konsantrasyon % 4-6 dolayındadır.
Kraft örtü kağıtlannda, ağartılmış ve yan ağartılmış kraft hamurlarının hafif dövme işlemlerinde, kuşe kağıt taşıyıcı kağıt hamurunun dövülmesinde Duoflo dövme önerilmektedir. Buna karşılık karbon kağıdı, ambalaj kağıtları, kristal kağıdı, ağartılmış bisülfit hamuru İçeren yazı ve baskı kağıdı hamurları ve ağartılmış yapraklı kraft hamurtannın dövülmesinde Monoflo dövme önerllmektedir(Schaan 1968).
7. Sıcaklık: Rafinörden her geçişte süspansiyonun sıcaklığı 1-2°C artar ve kullanılan elektrik enerjisinin %90-951 ısı enerjisi şeklinde açığa çıkar. Süspansiyonun sıcaklığı bıçaklann sıcaklığından dalma 0-3°Cdaha düşük olup disk açıklığı azaltılırsa sürtünmeden dolayı ısı artar. Normal olarak, rafinör içinde sıcaklık 20-25° Cdir(Nordman et al. 1981).
Sıcaklığın yükselmesi ve elektrolitlerin mevcudiyeti dövmeyi yavaşlatır. Yaz ve kış ısı farklan, dövme sırasında oluşan ısı dövme derecesini etkiler.
Isının düşmesi İle patlama, çift katlama ve kopma dirençleri artar. Isının artmasıyla dövme süresi artar. Şırak su paçavra selülozu ve Manila gibi liflerin dövülmesinde uygun değildir( Casey 1961).
Düşük ısının dövmeye olan olumlu etkisi şişme olayının ekzotermlk olmasına bağlanabilir ve şişme oranı düşük ısılarda artmaktadır. Selüiozik liflerin yüksek sıcaklığa kadar ısıölmalan dehldratlanmaya uğramalanna; dolayısıyla, liflerin su alma yeteneklerinin azalarak büzülmelerine ve daha gevrek olmalanna neden olur. İyice hidratlanmış hamur ısıblarak serbest hale getirilebilir. Böylece, süzülme kolaylaşır. Kimyasal hamurlanıl kaynama noktasına kadar ısıblmalan sağlamlığı önemli oranda düşürür.
8. pH:pH'nın nötr olması özellikle 7,5-10 arasındaki alkali pH larda şişme etkisi artar. Aynca, nötr ve alkali pH kurutma sırasındaki enerji tüketimini azalbr.
9. Değişik kağıt hamurlarının dövülmesi: Ticari olarak kullanılan hamurlann dövme gereksinimleri birbirlerinden farklıdır. Paçavra selülozu kimyasal odun hamurlanndan daha çok dövme ister. Odundan yapılan hamurlann dövülme isteği fazladan aşağıya doğru şöyle sıralanabilir:
• Ağartılmamış kraft, • Ağartılmış kraft, • Ağartılmamış sülfit, • Ağartılmış sülfit, • Soda ve • Soda-oksijen hamuru.
Dövme mekanik odun hamurunun özelliklerini bozar. Onun için mekanik hamur ve yankimyasal hamurlar dövülmezler, yalnızca lifleri açılır.
Karışık hamurlann dövülmesinde en iyi yol bu hamurlann ayn ayn dövülmesidlr. Bu olanak yok İse önce çok dövülecek hamur belirli bir süre dövülür ve sonra kolay dövülen hamur katılır(sülfıt-soda. sülfit-paçavra, sülfit-kraft kanşımı gibi ) . Sigara kağıdı üretimi için kendir lifleri 15-30 saat süre ile geleneksel olarak hollanderlerde dövülür. Manila lifleri 8-12 saat dövülür. Buğday samanı ve bagas hamurları maksimum sağlamlığı 15-30 dakika dövme İle kazanırlar. Bu süre odun hamurlarında 40-60 dakika arasında değişîr(Casey 1961).
10. Hamurun kurutulması: Hamur bir kere kurutuldu mu liflerin gevşetilmesi zorlaşır. Bu durum, hemlselülozlann kurumasından veya selüiozik yapının gerilmesinden ileri gelebilir. Kurutulmuş sülfit hamuru kurumamışa oranla düşük patlama direnci ve fakat daha yüksek yırtılma
direnci verir.
Kurutma opaklığı arfanr. Liflerin yeniden şişmesi yavaş olmakla birlikte yeterli süre verilirse kurutulmuş lifler eski ıslaklıklarını kazanırlar. Hamur yüksek sıcaklıkta kurutulursa eski ıslaklığının önemli bir kısmını yeniden kazanamaz. Kurutuimuş hamur kurutulmamışa oranla rafinörde farklı hareket eder, kurutulmuş hamur daha zayıftır.
1 1 . Hemiselüloz oranı: Beta, gama selüloz, selülozanlar, poliüronîdler ve az dayanıklı selülozlann hamur İçindeki oranı dövmeyi etkiler. Sağlam bir kağıt yapımı için belirti oranda hemiselüloz bulunması gereklidir. Düşük hemiselüloz içeren hamurlar zor dövülen ve sağlam kağıt vermeyen hamurlardır. Hemiselüloz oranı yüksek olan hamurlar daha hızlı dövülürler ve sağlam kağıt oluştururlar. Bunun nedeni, hemlselülozlann lif şişmesi üzerine olan olumlu etkileridir. Selüloz filamentleri arasında bulunan ve son derece hidrofil özellikte olan hemiselüloziar liflerin su çekmesi ve şişmesine, dolayısıyla plastikiik kazanmalanna neden olur. Bu etki lifleri dövme için daha uygun kılar ve sonuçta kesilmeden çok saçakianma oluşur(Casey 1961, Bollon 1969).
Eğer, bir hamur %99 oranında alfa selüloz içerecek şekilde alkali ekstrakslyonuna uğrabiırsa hamur kolay kolay dövülmez, lifler şişmez ve iyi bir kağıt yapılamaz. Bu durum, hemiselülozlann aynlmasına bağlanmaktadır.
Genellikle, kimyasal hamurlar iyi pişirilmiş ve fazlaca degradasyona uğramış ise yüksek oranda hemiselüloz içerir, kolay dövülür ve sağlam kağıt verir. Huş ve titrek kavaktan yapılan sülfit ve sülfat hamurlan yüksek oranda asldik hemiselüloz (poliüronid) içerdiklerinden kolay dövülürler. Oysa, çam ve ladin sülfat hamuru asldik hemiselüloz içermediğinden kolay dövülmezler. Da! odunundan yapıîan hamurlar dövmeye karşı çok hassasbrlar. Çalışma oranı normal gövdeden yapılan hamurlarda %5-9 iken dal odunu hamurunda %11-21 gibi yüksektir. Bu yüzden offset baskıya uygun kağıt vermemektedir.
Pamuk ve paçavra %1'den az hemiselüloz içermesine rağmen odun liflerinden daha fazla fibrillenirier, uzunluğuna aynlır, ince fibriiler birbirleriyle kaynaşır, kanşır ve sağlam kağıt verirler. Yine de düşük hemiselüloz oranı nedeniyle bu hamurlar çok zor dövülürler(Casey 1961).
12 . U g n l n oranuYüksek lignin oranı lifleri katı kılarak, bağ oluşturma yeteneğini azaltarak ve şişmeyi engelleyerek(hidrofobik) liflerin kağıt yapma yeteneğini oiumsuz yönde etkiler. Doğal lignin hidrofobik karakterde olduğundan ve hemlselülozlaria bağ oluşturduğundan suyun lifler arasına
nüfuzunu engeller.
Pişirmeden sonra, kraft liflerinin llgnini lif çeperleri boyunca oldukça düzenli bir dağılım gösterir. Buna karşılık, bisülfit hamuru liflerinin lignini özellikle liflerin dış yüzeylerinde yoğunlaşmışta ve iç tabakalarda belirgin olarak daha azdır. Çünkü, kraft pişirmede öncelikle orta lameldeki lignin çözülürken, sülfit pişirmede iç tabakalarda da lignin çözünmesi eşit olarak gerçekleşir. Diğer taraftan, termomekanik hamur lifleri mekanik hamura oranla lif yüzeylerinde daha fazla reaktif lignin içerirlerfRobert 1968, Casev 1961). '
Sülfat hamuriannın dövme kolaylığı lignin miktan İle oranblıdır. Ugnin oranı yüksek olan hamurlar yavaş dövülür . Sülfit hamurunda durum pek belirgin değil İse de yüksek lignin oranı, sülfit selülozunun yüksek hemiselüloz oranının etkisini azaltarak dövülmeyi zorlaşbnr. Anlaşıldığı kadan İle lignin polfsakkaritieri koruyarak su alımını engellemektedir. Eğer, kloritle muamele edilerek lignin uzaklaşhrılırsa hamur kolay dövülmektedlr. Kısaca, lignin oranı dövülme kolaylığını belirlemede önemli bir etkendir.
13 . Katkı maddeler in in dövmeye e tk is i : Kağıt hamuru hiçbir zaman saf su içinde dövülmez, kullanılan suda doğal kaynaklı maddelerle, şap, kolofan, sodyum silikat, boyar maddeler ve pigmentler gibi dolgu ve katkı maddeleri vardır. Sodyum silikat bazen dövme oranını artırmak için kullanılır.
Glikoz dövmeyi hızlandırır. Dolayısıyla, şeffaf kağıt yapımı İçin kullanılabilir. Metil selüloz paçavra ve kimyasal hamurlann dövülmesini hızlandınr. Formaldehit, lifler üzerindeki şişirme etkisi nedeniyle dövmeyi hızlandınrken jelab'n ve kolofan hidratianmayı önlediklerinden dövmeyi yavaşlabcı etki yaparlar. Aynca, bazı boyar maddeler sınıfının (benzidin) dövmeyi hızlandırdığı belirtilmektedİr(Casey 1961).
Asit ve alkalilerin kuvvetti çözeltileri ve tuzlan hidratianmayı arttnr; dolayısıyla, dövme üzerinde etkili olurlar. Tablo 5.2'de çeşitli kimyasal maddelerin kablmasmın patlama direnci üzerine etkisi görülmektedir(Casey 1961). i ; .
Elektrolitler genellikle dövme yeteneğini düşürürler. Alüminyum, kalsiyum ve magnezyum iyonlannın hidrarJanma üzerine etkisi olumsuzdur. A i t yüklü iyonlar hidrarJanma ve saçaklanmayı geciktirirler. Bu yüzden şapın dövmeden sonra kablması daha uygundur. Şap SR° derecesini 2-3 nokta artınr. Dövme asit pH da yavaşlar, bazik pH da hızlanır. Alkali ortamda kağıt
yapımı enerji tasarrufu yönünden daha avantajlıdır.
Tabto 5.2. Çeşitli kimyasal maddelerin dövme sırasında katılmasının sülfat hamurundan elde edilen kağıdın patlama direnci üzerine etkisi.
Çözelti Patlama Çözelti Patlama İndisi İndisi
H 2 0 51.8 %5 Zn CI2 70.4 %1 Na 2C0 3 77.4 % 5 NH4 Cl 73.6 %5 Na 2 C0 3 68.6 %5 H2S04 51.4 %5 NaOH 72.2 %10 NaCI 52.0
5.2.7. KAĞIT CİNSİNE GÖRE DÖVMEDE KULLANILAN GÜÇ MİKTARI
Dövmede kullanılan güç mlktan kağıt hamurunun özelliklerine ve dövme aletinin tipine bağlıdır. Diskli rafinörter enerji tüketimi yönünden verimli çalışmalan yanında saçaklanma ve hidratlanmayı artırırlar. Bu nedenle, dövme takımı içinde esas alet olarak kullanılmalıdır. Jordan tipi konik rafinörter ancak dövme sonunda lif kesilmesini kontrol İçin kullanılmalıdır. Onun için kullanılan toplam enerjinin %15-30 kadan konik rafinörlere ayrılmalıdır. Bir diskli rafinörde disklerin tanjansiyel hızı çok önemli olup 1200 m/dak. nın albnda kesme etkisi artar, 1500 m/dak. dolayında kesme ve saçaklanma, hidratlanma etkisi denge halindedir. 2000 m/dak. nın üzerinde ise saçaklanma ve hidratlanma etkisi hakimdir. Deneysel sonuçlar göstermiştir ki ağartılmamış kraft gibi sağlam hamurlarda bir geçişte kullanılan enerji 8-12 BG/ton/günü, ağartılmış kraft, yapraklı ağaç blsülfit hamuru, eski kağıtlar ve yüksek verimli hamurlarda da 5-8 BG/ton/günü geçmemelidir.
Tablo 5.3'de değişik kağıt türleri için 1 SR° derecesi başına tüketilen yaklaşık enerji miktarian verilmiştir (Charuel 1974). Tablo 5.3'den yararlanarak hamurlann dövülmesi için gerekli güç miktart hesaplanabilir. Bunun için dövülecek ton miktarı ve İstenen SR° nin bilinmesi gereklidir. Örnek: Kraft torba kağıdı yapımı İçin istenen SR° 25 olsun, başlangıçtaki SR° ile aradaki fark 15 dir. Tabloya göre 1 SR° için harcanan güç 25 Kws/tondur. 0 halde 25x15 = 375 Kws/ton güç gereklidir Hamur ibreli sülfat hamuru olduğu için bir geçişte 15 BG/ton/ gün güç uygulanabilir, bu ise 180 Kws/ton dur. Buna göre hamurun rafinörden geçiş sayısı 375/ 180 = 2 olacaktır.
228
Tablo 5.3. Değişik kağıt türleri için dövme sırasında 1 SR° basına harcanan yaklaşık enerji miktarları.
Hamur cinsi ve başlangıç
SR°
Yapılacak kağıt cinsi
Nihai SR°
Kws/100 kg Kws/ton 1SR°
Ağartılmamış blsülfit 13-16
Mekanik hamur ile gazete, baskı, yazı kağıdı
Yağsız kağıt
20 25 30 75 80
10 15-18 20-25
30 49
20 15-18 13-16
5 7
Ağartılmış Bisülfit
15
Yazı ve baskı kağıdı
Kristal kağıt
20 30 40 80
8 15-20 22-30
35
16 10-13 9-12 5.5
Ağartılmamış Sülfat
10-16
Lineer Torba kağıdı Ambalaj kağıdı Kondansatör kağıdı
20 30 40
85-95
30 50 60
300-375
30 25 20
40-50 Yüksek kaliteli Paçavra
10
40 90
60 800-1600
20 100-200
Pamuk paçavra
Kurutma kağıdı - - 10
Kendir Sigara kağıdı 75-90 260 40
5.2.8. KARIŞIK VEYA AYRI DÖVME
Bir kâğıda istenen kullanma özelliğini vermek için sık sık aynı kağıt içinde değişik tip kağıt hamuru kullanılır. Doğal olarak bu hamurlann dövülme özellikleri birbirlerinden farklıdır. Karışık hamurlann ayrı ayn dövülmeleri daha uygun olup aşağıdaki avantajlan sağlar(Vilars 1978, Charuel 1974).
1. Dövme bir hamurun kendi özelliklerine uygun olarak yapılır. Uygulanan faydalı güç, spesifik yük v.s. o hamura uygun şekilde seçilir.
2. Her hamurun potansiyelinden en iyi şekilde yararlanılır. 3. Çalışma etkisi daha düzenli ve kesindir, her hamurun SR° si kendisi
için bir değer ifade eder. 4. Daha hacimli, opak ve stabil kağıt elde edilir. 5. Bazı hatalan süratle düzeltmek mümkündür.
Buna karşılık, ayrı ayn dövme birkaç dövme zincirinin kurulması için
229
daha fazla yatırım gerektirir. Bu ise ancak yüksek üretim kapasitesi olan işletmeler için uygundur. Karışık dövme daha ucuzdur, düşük ve orta kapasiteli fabrikalara uygundur; fakat, bazı kusurları vardır.
1. Değişik hamurlann dövülme hızı farklı olduğundan hamur içinde gereğinden fazla ve az dövülen kısımlar vardır. Bu durum, kurutma sırasında buruşma ve kırışmalara neden olabilir.
2. SR° ölçmelerinin anlamı kaybolmaktadır, yalnızca kaba bir fikir verebilir.
Not: Kaolen, talk, CaC0 3 gibi dolgu maddeleri dövmeden önce katılmamalıdır. Çünkü, ağırlıklın nedeniyle rafinöre boş yere enerji harcatırlar, dolgu maddelerinin aşındına etkisi malzemeyi yıprabr. SR° derecesinin anlamı kaybolduğundan dövmenin kontrolü güçleşir.
5.2.9, SÜREKLİ VEYA KESİNTİLİ DÖVME
Eğer, bir çeşit kağıdın günlük üretimi yüksek ise sürekli dövmenin avantajı tartışılmaz. Fakat, genellikle orta kapasiteli fabrikalarda (100-200 ton/gün) piyasa gerekleri nedeniyle sık sık kağıt bileşimlerini değiştirmek zorunludur. Bu durumda, üretimi değiştirmek İçin kesintili dövme daha esnek bir uygulamadır. Değişik kesintili dövme montaj tiplerine şu örnekleri verebiliriz (Vilars 1978).
• Lifleri ağlan ve düğümü çözülen hamur %4-6 konsantrasyonda bir tank içinde depo edilir. Oradan raflnöriere gönderilir ve daha sonra birinci bankın aibnda ikind bir tanka sevk edilir.
• Eğer, rafinörierden iki-üç geçiş gerekli ise ikinci tankın hamuru birinciye geçer ve devir yeniden başlar.
• Hamur yeterince dövülmüş ise kanşürma tankına veya yedek depoya gönderilir.
• Değişik çeşitte hamurlar aynı dövme zinciri üzerinde dövülebilir. Bunun için baş kısma İki veya üç tank koymak yeterlidir, ayarlar değiştirilerek değişik tip hamurlar dövülebilir.
5.2.10. YÜKSEK KONSANTRASYONLU DÖVME
Taşlı değirmenlerde liflerin %20 konsantrasyonda dövülmesi iyi bir yırtılma ve uzama özelliği vermekte ve fakat kopma uzunluğu, opaklık azalmaktaydı. Flexar adlı alet üzerinde %30-35 konsantrasyonda dövme yapmak mümkün olabilmiştir ve taşlı değirmenin verdiği sonuçlann aynısını vermiştir. 1948 yılında Curlator %20 konsantrasyonu dövme sonucunda fevkalade yırtılma direnci ve uzamaya karşılık patlama direnci biraz
230
azalmışbr. Ancak, Curlator aletinin pahalı olması gelişmesini engeilemiştJr(Schaan 1968).
Bundan 20 yıl önce Belolt firması düşey bir dlskîl rafinör olan Vertiflneıİ 28, 34, 42, 54 inç çapta ve 200-5000 BG arasında güçte imal etmeye başlamışbr. Alette, besleme yerçekimi ile olmakta, diş açıklığı motoredüktör İle ayarlanmakta, disk mesafeleri gösterge İle kesin olarak saptanmakta ve disklerin yerleştirilmesi kolay olmaktadır. Bu aletler, %12-45 arası konsantrasyonlarda çalışmakta ve yırtılma dlrend %18-30 artmaktadır. Aletin çalışması enerjik bir sürtünme İlkesine dayanmaktadır ve lifler uzunluğuna soyulmaktadır. Bu şekilde lif boylan sabit kaldığından yırtılma direnci fazlaca azalmamaktadır. Yüksek konsantrasyonlu dövme boyutsai kararlılık İstenen kağıtlar için öğütjenmektedipoffset kağıdı gibi, offset baskıda farklı renkler ayn ayn basıldığından, İlk baskıdan sonraki baskılarda kağıt genleşmekte ve resimlerdeki şekiller kayarak bulanık baskı olmaktadır).
Aynca, kopma ve patlama direncinin yüksek olması istenirse düşük konsantrasyonlu rafmörlerde çalışılmalıdır. Hızlı baskı yapılan ve yüksek yırtılma direnci istenen kağıtlar için yüksek konsantrasyonlu dövme önerilmektedir. Bazı durumlarda, yüksek ve düşük konsantrasyonlu dövme birlikte kullanılabilir.
Tablo 5.4'de ağartılmış ibreli kraft hamurunda yüksek ve düşük konsantrasyonlu dövmenin kağıdın fiziksel özelliklerine etkisi görülmektedir(Schaan 1968).
Tablo 5.4. Yüksek ve düşük konsantrasyonlu dövmenin kağıdın fiziksel özellikleri üzerine etklsl(5chaan 1968).
Özellikler Dövülmemiş
hamur Yüksek kons.
vertiflner
Düşük kons.
D. Dfek
Yüksek kons.
vertiflner
Düşük kons.
D. Disk
Konsantrasyon SR°
- 32.5 4.5 32.5 4.5 Konsantrasyon SR° 16.5 17.5 34.5 19 35 Patlama indisi 23.8 43.7 74.6 58.9 82.4 Yırtılma indisi 260 221 147 166 133 Kopma uzun.(m.) 3150 6180 10.000 7760 10.700 Uzama, % 3.0 4.0 4.6 5.1 4.5 Güç BG/ton/qün - 5.7 18.7 8.2 23.2
5.2.11. DÖVMENİN KONTROLÜ
Dövme durumu bir kağıt hamurunun kağıt makinesi üzerindeki
231
davranışını ve kurutulmuş kağıdın fiziksel ve optik özelliklerini etkiler. Kağıdın fiziksel özelliklerini İstenen sınırlar arasında tutmak için dövmenin gidişini kontrol etmek çok önemlidir. Dövmenin kontrolü İçin birçok yöntem önerilmiştir; fakat, bunların hiçbiri tek başına tatmin edici değildir.
Dövme sırasında dövme atölyesi şefi sürekli olarak aşağıdaki özellikleri belirler ve laboratuar şefi ile İlişki halinde bulunur.
• Hamurun konsantrasyonunu(genellikle %4-6 arasında ), • Rafinörlerin debisini, dolayısıyla rafînörlerden geçiş süresini, debi
çıkış vanası yardımıyla ayarlar. • Muhtemelen hamurun yeniden rafinörden geçirilmesini sağlar. • Debi ve konsantrasyon sabit kabul edildiğinde bıçakların
sıkılmasına bağlı olarak her rafinör tarafından harcanan gücü belirler.
Birçok dövme atölyesi günümüzde kayıt aletleri, otomatik ayarlayıcılar(özellikle güç ayan) İle donablmış olup kumanda tablasından idare edilir.
Kağıt hamurunun dövme derecesini belirlemek için birçok yöntem ortaya ablmışbr. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanı serbestlik testidir. Serbestlik derecesi, liflerin serbestlik test aygıbnın süzgeci üzerinde yaş bir safiha oluşturması .sırasında suyun lif safihası arasından geçmesindeki kolaylık derecesiyle ölçülür. Yani, kağıt hamurunun süzülme hızının bir ölçüsüdür. Dövülmemiş veya serbest bir hamur, suyu kolaylıkla süzerken dövülmüş veya yağlı bir hamur suyu zor süzer ve kağıt makinesi üzerindeki süzülme hızı da buna benzer olacaktır.
5.2.11.1. Schopper İndisi
En eski ve halen en çok kullanılan yöntemdir. Uf süspansiyonunun süzülme yeteneği 60x80 meşh numaralı bir metal süzgeçten geçirilerek ölçülür. Şekil 5.21'de görüldüğü gibi aletin 1 litre kapasiteli bir üst silindirik gövdesi ve onun albnda konik kısmı vardır. Yanda hava girmesi için bir musluk vardır. Silindirik kısmın içinde inip kalkabllen ve kapandığında su geçirmeyen konik bir supap vardır. Schopper-Rİegler test aletinin alt koni kısmında bir düşey bir de yandan açılan bir akma borusu vardır.
Yukarıdan süzgeçten bırakılan suyun miktarına göre yan kanaldan akan su miktan da azalır veya çoğalır. Hamurun su bırakma miktan da dövülme derecesine bağlı olduğuna, göre SR° değeri yan delikten akan suyun
miktarına bağlı olup dereceli bir kapta toplanarak belirlenir. Yani, hamur aı dövülmüş ise ön kanaldan daha fazla su toplanır ve 15-30 SR° gibi değerleı elde edilir. Hamur fazla dövülmüş ise az su topianır ve 60-80 SR° değerleri elde edilir. Su huniye standart ağzın geçilebileceğinden daha fazla bir debi İle akarsa fazlalık ön kanaldan akar ve dereceli Schopper kabında toplanır. Ön kanaldan çıkan suyun hacmi lif safihasından süzülen su mlktannın bir fonksiyonu olup cm 3dnsinden ölçüldüğünde serbestlik olarak adlandırılır.
ilindirik gövde
Supap
Meblik elek Kbnlk kısım Delfektör
ön kanıl
DOşsy kanal
Schopper mezürü
Şekil 5.21. Schopper aleti.
Dereceli kap 0-100 SR° arasında derecelendirilmiştir. Bir litre suya yaklaşık 2 gram hamur konarak önce homojen bir şekilde kanşbnlır, sonra alete silindirik kısımdan doldurularak supap yukarı kaldırılarak süzülme an) olarak başlatılır. Süzülme sona erince ön kanaldan Sobopper mezürüne toplanan suyun miktan okunarak SR° değeri belirlenir. 10 cc. su 1 SR° derecesine eşittir. Uf süspansiyonun süzülme derecesi öncelikle süspansiyondaki kuru lif ağırlığına bağlıdır. Bunun İçin aletin eleği üzerinde toplanan lif tabakası tümüyle geri kazanılarak kurutulur ve tarhtır. Tartı sonucu lif ağırlığı 2 g. gelirse ölçü olduğu gibi kullanılır. 2 gramdan farklı ise Şekil 5.22'de verilen grafikten yararlanılarak düzeltme yapılır. Örneğin, lif ağırlığı 1,8 gram gelsin ve okunan SR° 40 olsun. 40 SR° çizgisi ile 1,8 gram çizgisinin kesiştiği noktadan ona en yakın eğriye bir paralel çizersek 2,0 gram çizgisinin üzerinde olması gereken SR° değerini buluruz ve bunun da 43 SR° olduğunu görüyoruz.
HAMUR (gr)
Şekil 5.22. Schopper aletinde lif ağırlığına göre düzeltme eğrileri.
234
Sıcaklık 20 C° olmalıdır, eğer farklı ise sıcaklık düzeltme grafiği kullanarak yine düzeltme yapılır. Kullanılan su çözünmüş hava İçermemelidir. Musluk suyu kullanmadan önce birkaç saat bekletilmeli veya vakum uygulanmalıdır. Schopper indisi a y n a liflerin uzunluğuna ve şeklîne, esnekliğine, şişme durumuna lif yüzeylerinin durumuna ve saçaklanmaya bağltdırC Merder et al. 1968).
Aynı SR° derecesinde tamamen farklı lifler bulunabilir. Örneğin, kısa ve yağsız lifler, uzun ve yağlı lifler, uzun ve kısa lif kanşımının her üçü de aynı SR° yi verebilir. SR° indisi yalnızca belirli bir durum için geçerli olup endüstriyel su yerine damıbk su kullanılması bile SR° ini 40'dan 50'ye yükseltebilir.
Dövme arttıkça serbestlik derecesi azalır; yani, SR° değeri yükselir ve hamur daha zor süzülür; dolayısıyla, serbestlik değeri dövmenin gidişini kontrol etmek amacıyla kullanılır. Birçok hamurda serbestlik dövme süresi arttıkça hafif bir S eğrisi oluşturur. Saman hamurlan dövme süresiyle doğrusal olarak azaldığından bu kurala uymazlar. Değişik İki veya daha fazla farklı serbestlikteki hamurlar kanştirıldığında kanşımm serbestliği serbestlik değerlerinin aritmetik ortalamasından farklı olur. Serbestlik ölçme aleti çok daha düşük ve gittikçe azalan bir basınç albnda çalıştığından, kağıt makinesi üzerindeki süzülmeye oranla lif kınnblanndan çok daha fazla oranda etkilenir. Yağlı kağıt gibi fazla dövülen hamurlarda serbestlik ölçmenin bir anlamı yoktur. Aynca, çok hızlı makinelerde serbestlik bir süzülme göstergesi olarak pek önemli değildir(Casey 1961).
Kağıt hamurlan lif özelliklerine göre;
• Yağsız veya zayıf hamur: Lifler az şişmiştir, saçaklanma yoktur. • Yağlı hamur; Lifler şişmiş, az veya çok saçaklanmış, kıvamlı ve
yağlı bir his verir. • Kısa l i f l i hamur: Kısa liflerden oluşmuştur, uzunluk 1 mm.
do!ayındadır(örnek: Yapraklı ağaç hamuru, saman hamuru veya kesilmiş uzun lifler).
Hamura dolgu maddelerinin kablması SR a değerlerini tamamen değiştirir ve bir anlamı kalmaz. Schopper değeri kısa sürede ölçülür ve sonuçlar düzenli olup iki ölçüm arasındaki fark 0,5 SR° kadardır, dövmenin gidişi hakkında iyi bir fikir verir.
235
5.2.11.2. Kanada Serbestlik Testi
Amerika ve Kanada' da en çok kullanılan bu test Kanada Kağıt Hamuru ve Kağıt Araşbrma Enstitüsü (CPPA) tarafından geliştirilmiştir. Çok fazla dövülmüş kısa lifler hariç hemen her tip hamura uygulanabilir. Şekil 5.23'de görüldüğü gibi lif safihasının oluştuğu eleğin kalınlığı 0,5 mm olup delik çapı da 0,5 mm. dlr ve cm 2 de 97 adet olacak şekilde dağılmışbr(SCAN—C 21: 65).
Alet çalışmaya hazır duruma getirildikten sonra önceden liflendirilmiş 3,00*0,02 gram tam kuru hamur örneği alınarak 1000± 0,5 ml. suda sulandınlarak test aletinin silindirik haznesine hızla boşalblır, üst hava musluğu kapablır, alt kapak açılır, süspansiyonun İlavesinden 5 saniye sonra hava musluğu açılır. Yan kanaldan su akması kesilinceye kadar beklenir. Dereceli kapta biriken su miktarı serbestlik derecesi olarak kaydedilir. Aynı hamurdan iki test yapılır ve ortalaması alınır, iki değer arasındaki fark %4 ü geçmemelidir. 100 mi'den küçük değerlerde hassasiyet 1 ml, 100-250 ml arğsmda 2 ml, 250 mi'den fazla değerler için de 5 ml hassasiyetle ölçülür. Sıcaklık 20°C± 0,5°C olmalıdır. Standart koşullann dışındaki ölçmeler için düzeltme tablo veya eğrileri kullanılarak düzeltmeler yapılır. 700-800 CSF ml. az dövülmüş serbest bir hamuru, 100-200 CSF ml. Kanada serbestliği ise çok dövülmüş zor süzülen hamuru ifade eder.
Ahn Hava musluğu
Şekil 5.23. Kanada Serbestlik test aleti.
800 CSF ml 11,5 SR° ne, 500 CSF ml. 25,3 SR° ne 100 CSF ml İse 68 SR" ne tekabül eder. İki test değeri birbirine aşağıdaki formüle göre döhüştürü!ebilir(Bostancı ve Eroğlu 1982, Casey 1961).
CSF = 927 -20 ( SR° )+0.12 ( SR° )2
5.2.11.3. TAPPI İndisi
Standart TAPPI el kağıt makinesi üzerinde 60 g/m2 lik bir kağıdın oluşması İçin gerekil sürenin saniye cinsinden ölçülmesidir. Aletin çapı 159 mm, eleğin üzerindeki su sütununun yüksekliği ise 350 mm olarak alınır. Sıcaklık 20±0.5°C olmalıdır, gerektiğinde sıcaklık düzeltmesi mümkündür. Ölçü için kullanılan lif miktan ortalama 1,2 g. olmalı, fakat 1,14 g ile 1,26 g arasında değişebilir. Ölçme süresi zayıf hamurlarda 5 saniye dolayında, yağlı hamurlarda 4 dak.'ya kadar çıkar. Eğer, 1 gram lif için süzülme zamanı bulunursa buna " süzülme faktörü " denir Şekil 5.24'de Tappl serbestlik ölçme aleti görülmektedir (Silvy et a 1.1968).
Şekil 5.24. Tappi serbestlik ölçme aleti.
5.2.11.4. JOB İndisi
JOB'un yağlanma indisi sigara kağıdı, aydinger kağıdı gibi son derece yağlı hamurlar için kullanılır. Litresinde 1 gram hamur bulunan süspansiyonun 70/210 numaralı makine eleğinden geçerken ilk 540 cm 3
suyun oluşmakta olan lif tabakasından geçmesi için gereken süredir. Sıcaklık 20°C, lif ağırlığı 0,750 ile 1,250 g. arasında değişebilir, akış süresi oranbit olarak düzeltilir. JOB'un yağlanma indisi saniye/g. cinsinden ifade edilir.
5.2.11.5. Ivarssen ve Johansen İndisi
Toniolo aleti üzerinde 1 cm 3 suyun 0,2 gramlık lif tabakası arasından
100 cm. Hk sabit su basma altında, akması için gerekli süredir.
Toniolo indisi = S û r e ( s n )
Akan suyun hacmi(cm 3 )
Ölçme süresi zayıf hamurlarda 1 dak., çok yağlı hamurlarda İse 15 dakikayı bulur.
5.2.11.6. Rapid-Köthen-Frank Aleti Üzerinde Brecht İndisi
Brecht tarafından gelîşfirilen bu yöntem, suyun su ile doygun lif tabakası ile su-hava kanşımı içeren kısmen doygun lif tabakası arasından akışını ayırmak için kullanılmaktadır. Frank aleti üzerinde kağıt oluşurken yandaki göstergede vakum Ut değerine kadar yükselir, bu an su tabakasının kaybolmak üzere olduğu andır. Daha sonra, vakum Uj değerinden daha küçük bir U2 değerine İner. Aynca, frank aleti bir kauçuk disk yardımıyla sızdırmaz hale getirilir ve göstergede bir Umax değeri kaydedilir. Bu değerlerden yararianarak{ Sllvy et al. 1968):
E, = - 2 5 2 . Su ile doymuş lif salihası arasından süzülmeyi karakterize eder
Un £ 2 = T : — Su ve hava karışımlı iif safihası arasından süzülmeyi karakterize eder
"max
5.2.11.7. Su Tutma Kapasitesi (WRV)
Liflerin şişme miktannı belirleyen bir ölçmedir. Lifler arasında tutulan kapller suyu uzaklaşbrmak için santrifüjleme tekniği uygulanır. Liflerin hidratlanma durumunu göstermekte olup şişme indisi liflerin plasrjkliği ile de ilgilidir. Kısmen, liflerin bağ oluşturma yeteneğini gösterir. 0,2 gram kuru ağırlıktaki hamur 3000 devlr/dak. Iık santrifüjde 15 dakika süreyle döndürülür ve İçerdiği su mlktan aşağıdaki formüle göre hesaplanır.
M / D i / Santrifüjden çıkıştaki ağırlık-Kuru ağırlık W I İ V = ' — x100
Kuru ağırlık
Tablo 5.5'de görüldüğü gibi su tutma kapasitesi dövme ile İki kabndan daha yüksek oranlarda artmaktadır(Sllvy et al. 1968 ).
238
5.2.12. LİF KESİLMESİNİN KONTROLÜ
Lif kesilmesinin kontrolü için lif uzunluktan mikroskop atbnda ölçülerek ortalama uzunluklar belirlenebilir. Klemm boylan 2-3 mm olan lifleri uzun, 1-2 mm olan lifleri orta boyda, 0,1-1,0 mm arasındakiler! ise kısa lif olarak kabul etmektedlr(Casey 1961). Mikroskopla lif uzunluğu tayini mikrografide geniş ölçüde kullanılmakla birlikte dövme sırasında lif kesilmesinin kontrolü için elekle sınıflandırma daha pratik bir yöntemdir. Bu yöntem, liflerin mekanik yolla belirli uzunluktaki sınıflara aynlması ve her sınıftaki lif ağırlığının belirlenmesi ilkesine dayanır.
Özellikle mekanik hamurlann belirsiz şekil ve boyutlardaki liflerinin uzunluğunu mikroskopta ölçmek zor olduğundan bu hamurlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Deney sonuçlan kağıt makinesi üzerindeki durumla iyi uyuşmaktadır.
Bauer Mc Nett Lif Tasnif Edici
Alet her blıi gittikçe küçülen gözeneklere sahip eleklerle donablmış bir dizi tanktan oluşur. Her tankta bir kanşbna ve elek yüzeyine paralel bir bölme bulunmaktadır. Kanşbna elek yüzeyinde yüksek hızlı ve düzenli bir hamur akımı sağlar, elek yüzünü temiz tutar. Elek takımlan değişik olup aşağıdaki şekilde sınıflandınlabilir. Resim 5.1'de Bauer McNett lif tasnif edici görülmektedir (Casey 1961, Brlssaud et al. 1975).
Restm 5.1. Bauer McNett lif tasnif edid.
239
Kaba takım : 14 Orta takım: 20 İnce takım: 28 Tyler serisi: 28
10 gram hamur alınarak seyreltik süspansiyon halinde birinci tanktan suya katılır. Dakikada 10 litre su akacak şekilde hamur 20 dakika süre İle sınıflanmaya tabi tutulur. Daha sonra, sular İnce bir bezden süzülerek elekler albna toplanan lifler 105°C'de kurutulur, tartılır ve her fraksiyonun % miktarı başlangıç ağırlığa göre hesaplanır(SCAN-M6-69, TAPPIT 223 os 75).
Özellikle uzun lifli kimyasal hamurlarda ölçme yapıldığında değişik aletlerle yapılan ölçmelerde farklılık büyük olmaktadır. Ancak, aynı alet üzerinde yapılan ölçmeler tutarlı olmaktadır. Bir ölçme lif dağılımı hakkında yeterli bilgi verirse de üç ölçme yaparak ortalamasını almak daha uygundur. Bir elek üzerindeki toplanan lif miktarı yalnız elek numarasına değil aynı zamanda elek takımının özelliğine de bağlı olmaktadır. Debi önemli olmayıp kullanılan toplam su miktarı önemlidir ve 200 litreden aşağı olmamalıdır. Varyasyon katsayısı mekanik hamurlarda % 1 , kimyasal hamurlarda %4-S olmaktadır. Değişik aletlerin sonuçlan mekanik hamurlarda uyumlu, fakat uzun lifli hamurlarda fark büyük olmaktadır. Elek serisi olarak değişik hamurlar için aşağıdaki seriler önerilmektedir (Levlin 1982).
Mekanik hamur: 28 - 48 -100 - 200 meşh, Yapraklı ağaç hamuru: 28 - 48 -100 - 200 meşh, İbreli hamuru : 14 - 20 - 48 - 200 meşh,
Lorentzen Lif Tasnif Edici
Mc Nett aleti ile aynı İlke ile çalışır; ancak, ölçme 2 g/l. konsantrasyon ve 1 litre ile 3 dakika süre sınıflandırma yapılır ve her elek numarası İçin ayn ölçme yapılır. Avantajı: Mc Netfteki gibi bir önceki elekte tutulan miktardan etkilenmemekte ve konsantrasyon her elek için aynıdır. Genellikle, kullanılan elek numaralan 30 - 60 - 100 - 300 dür. 30 numara lif demetleri ve uzun lifleri tutar.
Clark Uf Tasnif Edici
5 gram kuru lif dakikada 12,5 litre su ve 4 dakika süre ile sınıflandınlır. Aygıt, ortak bir şafta monte edilmiş 13 inç çapında dört adet açık elekle bölümlere aynlmış yanm daire şeklinde bir hazneden ibarettir, lifler düzenli bir şekilde elek yüzeyine gelir ve liflerin uzunluklan elek gözeneklerinin iki
- 28 - 48 ve 100 mesh , - 3 5 - 6 5 ve 150 mesh, - 4 8 - 1 0 0 ve 200 mesh, - 48 - 65 ve 150 meshtir.
kabndan daha az olması halinde elekten geçerler. Elde edilen lif fraksiyonlan preslenip kurutulur ve tartılarak oranlan hesaplanır. Clark aletinde değişik elek numaralanndakl lif uzunluklan aşağıdaki şekilde belirlenmişti^ Casey 1961):
14 meşh 3,85 mm. 14-28meşh 2,70 mm. 28-48meşh 1,70 mm. 48 - lOOmeşh 0,95mm. -100 meşh 0,10 mm.
Tablo 5.5'de ağartılmış sülfat çam hamurunun dövme kademelerine göre fiziksel ve optik özellikleri ve Mc Nett lif tasnifi lif uzunluklannın değişim durumu verilmiştir(Sİlvy et al. 1968).
Tablo 5.5. Ağartılmış sülfat çam hamurunun dövme kademelerine göre fiziksel ye optik özelliklerinin değişimi.
Özellikler Dövme Kademeleri 0 I II m IV V
Dövme süresi, dak. - 0 25 35 50 80 Ağırlık, g/m 2 75.6 74.7 74.4 74.1 72.1 73.8 SR° 15 17 25 36 54 77 JOB İndisi E san/g. - - 8 10 15 64 TAPPI İndisi, san 5.6 5.7 6.2 10.2 16.3 99.5 WRV, % 109 114 173 189 195 223 Kopma Uzunluğu, m. 2630 2810 7250 7650 820 8800 Patlama İndisi 17.6 19.5 47.1 56.7 60.5 64 Yırblma İndisi 180 198 139 123 112 100 Çift: katlama 108 158 5450 5350 5300 7200 Parlaklık 83.4 82.3 79.3 78.0 76.5 73.6 Opaklık(baskı) 81.8 80.4 74.7 73.1 70.1 67.8
Bauer Mc Nett Lif Tasnifi Elek No: 28 80.8 76.8 70.5 63.2 58.8 49.9
48 11.4 10.2 13.8 17.2 17.7 17.8 65 4.1 3.9 6.9 8.3 9.0 9.3 150 1.0 2.7 4.3 6.3 7.8 3.7
-150 2.7 6.3 5.5 * k 5.0 6.6 19.3
Buna göre, dövme arttıkça serbestlik derecesinin azaldığı, yani SR° değerinin sayıca yükseldiği görülmektedir. Diğer süzülme indislerinden JOE indisi ve TAPPI İndislerinin büyük ölçüde arttığı gözlenmektedir. Kopma uzunluğu önce çok hızlı bir şekilde daha sonra da daha yavaş olarak artmaktadır. Patlama indisindeki artış da yaklaşık kopma uzunluğunu
İzlemektedir. Yırtılma indisi ise başlangıçta 180 İken 10 dakikalık liflendirme sonucu yükselerek 198'e çıkmışbr. Daha sonra, dövme süresi ile düzenli olarak azalmışbr. Çift katlama direnci ise tablodan görüldüğü gibi dövme ile çok büyük ölçüde artmıştır.
Parlaklık ve opaklık dövme ile düzenli bir şekilde azalmakta ve azalma mlktan 10-15 nokta kadar olmaktadır. Mc Nett lif tasnif edici de yapılan ölçümlere göre dövme süresi arttıkça 28 numaralı elekte tutulan uzun lif oranı düşmekte buna karşılık 48 numaralı elekte biriken lif oranı artmaktadır. Keza, 150 meşhlik elekteki lif miktarı da artmaktadır. 150 numaralı elekten geçen lif miktarı İse aşın dövme halinde birden yükselmekte ve lif kaybının artmasına neden olmaktadır.
5.2.13. BELLİ BAŞLI KAĞIT VE KARTON ÇEŞİTLERİ
Kağıt çeşitleri çok fazla olduğundan her birini ayn ayrı tanıtmak çok zordur. Genel olarak kağıtları iki gruba ayırabiliriz.
1. Baskı tipi kağıtlar
Para kağıdı ve kıymeti! dokümanların kağıtları, ince opak kitap kağıdı, kurutma, filtre ve emid kağıtlar, kayıt, harita ve posta kağıtları, kitap kağıdı, bristol karton, örtü kağıttan, kopya kağıttan, duvar kağıttan, gazete, katalog ve rotogravür kağıtlan, offset kağıttan, fotoğraf kağıdı, davetiye kartlan, zarf ve defter kağıttan v.s.
2. Endüstriyel tip kağıtlar
Çimento torba ve torba kağıdı, sargılık kağıtlar, kraft llner, kondansatör kağıdı, torba çay kağıdı, meyve ambalaj kağıdı, sigara kağıdı, yapılarda kullanılan kağıt ve kartonlar, gıda ambalajında kullanılan kutu ve kartonlar, yağ geçirmez kağıtlar, şeffaf kağıtlar, etiket kağıdı, elektriksel İzolasyon kağıdı, mukavva, temizlik kağıttan, su geçirmez kağıtlar v.s. (Spencer et al. 1970).
Para kağıdı: %100 pamuk, keten veya paçavradan yapılır. 1/4 inçlik bıçaklan olan rafinör veya hollanderlerde saatlerce dövülür. Jordan ve rafinörlerde bıçaklar nispeten daha geniş tutulur. Yüksek bir çift katlama dlrend ve aşınmaya dayanıklılık sağlamak için liflerin uzun kalması istenir. Ancak, iyi bir filigran sağlamak İçin sağlamlıktan bir miktar fedakarlık edilerek lifler biraz kesilebilir. Poliçe ve senet kağıtlan, para kağıdı kadar aşınmadığından bir miktar odun selülozu kullanılabilir.
242
Kutsal kitap kağıdı : Kuran, İncil, Tevrat gibi kutsal kitaptan basılmasında kullanılır. İnce ve opak baskı kağıttan olup, sözlük ve kıymetli eserlerin basılmasında da kullanılır. Kaliteli olanlar pamuk, paçavra ve ketenden yapılır, daha düşük kaliteli olanlar kısmen veya tamamen odun selülozundan yapılır. Bu kağıtlarda fazla miktarda dolgu maddesi bulunur, iyi bir kağıt formasyonu sağlamak İçin fazlaca dövme yapılır, özellikle kaliteli olanlann düşük gramajlı olanlan dövmede özel bir dikkat gerektirir.
Kurutma, filtre ve emid kağıtlar : Kaliteli kurutma kağıttan yumuşak ve eski paçavradan yapılır, bazen içine ibreli soda hamuru da katılır veya yapraklı soda hamuru ve alfa hamuru kullanılabilir. Bazı kurutma kağıttan dövme gerektirmez az miktarda jordanlanır. Kaliteli olanlarda, özellikle paçavra bulunanlardan düşük konsantrasyonda ve dar bıçaklarla dövme ve jordanlama yapılır. Filtre kağıttan sıkı yapıda olması gerektiğinden keskin bıçaklarla çok ince dövülür. Ağır filtre kağıttan hava ve sıvıları süzmede kullanıldığından yumuşak liflerden oluşur ve çok az ya da hiç dövme gerektirmeyecek şekilde kısa liflerden oluşmalıdır.
Harita, kayıt ve mektup kağıtları: %100 paçavradan yapıldığı gibi %100 odun selülozundan da yapılır. Uzama, büzülme ve kabarmaya uğramamalıdır. Yüzey düzgün, çift katlama direnci yüksek, boyuttan stabil ve rutubete karşı dayanıklı olmalıdır. Mektup kağıtları ince olup yazı yazarken kopya çıkarmak İçin de kullanılır. Kaliteli olanlarda paçavra oranı yüksek olup düzgün bir yüzey sağlamak İçin yeterince dövme yapılmalıdır.
Kitap kağıtlan: Kitap kağıttan denince normal olarak letterpress tekniği ile basılan kağıtlar anlaşılır. Hemen her zaman fazla miktarda dolgu maddesi kullanılır ve dergi, katalog, el kitaplan basımında kullanılır. Bileşiminde yüksek oranda yapraklı ağaç hamuru kullanılır ve düzgün formasyon için yeterince kesme yapılır.
Bristol: Kart özelliğinde bir kağıt olup ibreli ve yapraklı kimyasal hamur karışımından yapılır, bazı hallerde paçavra ve mekanik hamur da bulunabilir. Genellikle fourdrinier makinesi üzerinde bazen da yuvarlak eleklerde yapılır.
Kaplık ve çizim kağıtlan: Çift katlama dlrend yüksek olmalıdır. Kaliteli olanlan yüksek oranda ağartılmış kraft içerir, sağlamlığı artırmak İçin dövme yapılırken liflerin uzun kalmasına çalışılır. Bazı kaplık kağıtların yüzeyi kabaca olmasına karşın bazı hallerde daha düzgün yüzey istenir. Kitap v.s. kaplanmasında kullanılır.
243
Çizim kağıtlarında sağlamlık önemli olmadığından yapraklı ağaç hamuru gibi kısa lifler kullanılırken az miktarda da dolgu kullanılır. Yüksek kaliteli çizim kağıdı yapımında kullanılan uzun lifler jordan veya hollanderde, düşük konsantrasyonda ve keskin bıçaklarla kesmeye uğratılır, İyi bir yüzey yapışbrma işlemi gereklidir.
Bilgisayar işlem kağıtları: Son yıllarda tüketimleri büyük ölçüde artmışbr. Bilgisayar kıvrılma ve oluklaşmaya uğramadan düz kalan kağıtlar gerektirir, yalnız yapım sırasında değil, nem değişmelerinden de zamanla etkilenmemelldir. Aynı şekildi yüzey düzgünlüğünün bozulması da bilgisayar işlemini alt üst edebilir. Bu nedenle, kağıt yapı olarak üniform, görünüş ve fiziksel özellikler bakımından da düzenli olmalıdır. Dolayısıyla, kağıdın bileşimi, hamurun serbestlik derecesi, lif uzunluğu, lif uzunluğunun dağılımı ve pH sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.
Kopya kağıtları: Stensil kağıtları sıvı mürekkep kullandığından iyi yağ emme özelliğinde olmalıdır; böylece, İyi baskı sağlanabilir. Kağıt genellikle serbest hamurdan yapılıp, haclmllliği yüksektir, yüzeyi kaba ve az miktarda dövme yapılır. Ozalit kağıtlannın yüzeyi düzgün olmalı ve maksimum miktarda net kopya çıkarmak için de alkol emme özelliği yüksek olmalıdır.
Duvar kağıtları: Ağartılmış yapraklı ağaç kraft hamuru, sülfit hamuru ve %10-15 oranında mekanik hamur içerir. Hamur yeterince temiz olmalı, jordaniama gerekli olup İyi bir iç yapışbrma uygulanmalıdır.
Gazete, rotogravür ve katalog kağıdı: %70-85 oranında mekanik hamur ve %15-30 oranında sülfit veya yarı ağartılmış kraft hamurundan yapılır. Son zamanlarda %85-90 termomekanik hamur ve %10-15 yarı ağartılmış kraft hamurundan da yapılmaktadır. Bazen eski gazete ve eski kağıtlar da kullanılabilir. Yine son zamanlarda yongadan diskli rafinörlerde mekanik hamur yapılarak gazete kağıdı yapımında kullanılmaktadır. Kimyasal hamur kağıt makinesinden önce az bir dövmeye tabi tutulur. İç yapışbrma uygulanmayıp, zift kontrolü ve kağıdın sertlik kazanması İçin biraz şap katılır. San tonu gidermek için biraz mavi optik boya katılır ve bazı gazete kağıtlarında az miktarda dolgu maddesi kullanılır. Son zamanlarda offset baskı İçin kullanılan gazete kağıdı da önem kazanmıştır.
Rotogravür kağıdı dolgu maddesi kullanılarak veya kullanamayarak gazete kağıdı gibi üretilip kuşelenmemlş baskı kağıdıdır. Yüksek kalite için yüzeyi iyice kalenderlenmelidlr. Katalog kağıdı ise yine mekanik hamur ile yapraklı ağaç kraft ve sülfit hamurundan yapılır. Opaklığı artırmak İçin opak
244
pigmentler kablır.
Offset kağıdı: Uzama, büzülme ve kırışmadan muaf olmalı, nemlenmeye karşı hassas olmamalı, iyi mürekkep almalı ve yüzeyi tüylenmeme!!, yüzeysel soyulma direnci iyi olmalıdır.
Defter ve Zarf Kağıttan: Yumuşak ve hacimli olmalı, yüksek kalitede olanlarda paçavra selülozu da bulunur. Formasyon İyi, yüzey düzgün olmalıdır, iyi bir iç yapıştırma gereklidir. Bu kağıtlar kısa ve nispeten serbest liflerden yapılır. Zarf kağıdının çift katlanma direnci iyi olmalı, opaklık için yüksek opaklıkta Tİ0 2 gibi pigmentler kullanılmalıdır.
Blueprint, diazo ve fotoğraf kağıtları: Bu kağıtlar genellikle kimyasal hamurlardan yapılmakla birlikte %20-50 oranında paçavra selülozu da bulunabilir. Formasyon çok iyi ve yüzey son derece düzgün olup çift katlama direnci, opaklık ve parlaklık iyi olmalıdır. Bileşimleri uitraviolet ışınlannı nakledecek şekilde homojen olmalıdır.
Endüstriyel Kağıtlar
Torba kağıdı, sargılık kağıtlar ve kraft tiner: Hemen her çeşit kağıttan torba yapılabilir; ancak, genellikle sağlam hamurlar kullanılır. Yırtılma direnci ve uzama yüksek olmalıdır, Islanınca dağılmaması için iyi bir iç yapıştırma yapılır. Fazla dövme yapılmayıp lif uzunluğu muhafaza edilmeye çalışılır.
Karbon kağıdı: Pamuk, kendir ve kenevirden yapılır, ucuz hamur olarak da sülfit ve ağartılmış sülfat kullanılır. Lifler iyice kesilir ve saçaklandınlır. Lifler uzun iken saçaklandınlır, yoğun bir kağıt elde etmek içinde sonradan kesilir, bu işlem çok zaman alabilir. Kağıt çok hafif yapışbnlır ve kül oranı %5-8 den fazla değildir.
Torba çay kağıdı: Uzun lifli hamurlardan yapılır. Yüksek oranda ıslak sağlamlık maddesi ile muamele edilir.
*\ Kondansatör kağıdı: %100 kraft hamurundan yapılan düşük
gramajlı bir kağıttır. Çok yoğun olmalı, toplu iğne başı delikleri olmamalıdır. İleri derecede dövme yapılır.
Meyve ambalaj kağıdı: %25'e kadar mekanik hamur ile ağartılmamış sülfit veya beyaz sülfit ve sülfat hamurlanndan yapılır. Fazlara
dövme yapılır ve az miktarda yapıştırma uygulanır.
Sigara kağıdı: Çok düşük gramajlı, fevkalade formasyonu olan yapışbnlmamış bir kağıttır. Hemen tümüyle keten ve kendir liflerinden yapılır. Pamuk lifleri yanma sırasında keskin koku çıkardığından kullanılmaz. Bazı Avrupa fabrikaları sigara kağıdına %35 e kadar odun lifi katmaktadırlar. Bu da sigaranın içimini etkilemektedir. Genellikle, hollanderlerde çok uzun süreli dövme yapılır, yardıma olarak sürekli çalışan rafinörler de kullanılabilir. Düzgün yanmayı sağlamak için %30-3S oranınsa CaC0 3 kullanılır. Sigara kağıdının yanma oranını yükseltmek amacıyla döllenme kimyasalı olarak CaC0 3 ile birlikte potasyum^ sodyum, kalsiyum ve magnezyum tuzlarının karbonik, formlk, asetik, maleik, strik, tartarik ve fosforik asitlerin kullanılmasına müsaade edilmiştir. Bunlar, sigara kağıdının yanma oranını artırır ve kullanımları, sigaranın diğer özelliklerini etkilemez.
Renkl i okul kağıttan: Çeşidi renklerde mekanik hamurdan yapılmış kağıtlardır. Ana okullarında ve okullarda kesme ve katlama işlerinde, kara kalem, yağlı boya, sulu boya çalışmalannda kullanılır. Hamur az bir dövmeye tabi tutulur ve suiu boyayı dağıtmayacak şekilde yapışbrma yapılır.
Kağıt kap ve konteynır: Ağartılmış ibreli hamuru veya ibreli ve yapraklı hamur karışımından yapılır. Soğuk ve sıcak içeceklerin ambalajında, restoran ve kafeteryalarda kullanılır. İyi bir yırtılma direnci sağlamak için az* dövme yapılır. Ancak, kuşeleme için de yüzeyinin yeterince düzgün olması istenir.
Yağ geçirmez kağıt: Hidratlanma yeteneği fazla olan hamurlardan yapılır. Yavaş pişirilmiş sülfit hamuru, kimyasal saman hamuru ve bazı öze! amaçlar için yarıkimyasat hamur ve sülfat hamuru kullanılabilir. Ağartılmamış, yan ağartılmış ve ağartılmış hamurlar kullanılabilir. Elde edilen kağıdın selülozu iyice hidratlandığı İçin yağlan geçirmez, kağıt yoğundur ve geçirgen değildir.
Elektriksel izolasyon kağıdı: Saf ibreli kraft hamurundan veya Manila liflerinden yapılır. Yoğunluktan; düşük, orta veya yüksek olabilir. Yüksek yoğunluktaki kağıtlar yüksek voltaj izolasyonunda kullanılır, fazla miktarda dövme gerektirir. Kablo sarmada kullanılan kağıdın sağlamlığı yüksek olmalıdır.
Çok tabakalı kartonlar: Ağır safihalar olup birden fazla arka arkaya dizilmiş yuvarlak eleklerde yapılır. Her tabaka değişik özellikte hamurdan yapılır. Üstte kaolin ite dolgu yapılmış ağartılmış hamur hem görünüşü
246
düzeltir hem de iyi bir baskı özelliği sağlar. Ortada eski kağıt ve mekanik hamur aitta kaba ve ağartılmamış hamur kullanılarak ekonomi sağlanır.
Temizlik kağıtları: Bu kağıtlarda yumuşaklık ve emidlik önemlidir. Çok az dövme yapılır; çünkü, dövme kağıda sertlik verir ve emlciliğl azalhr. Lif kesme ve düzgün formasyon sağlamak için jordanlarda dövme yapılır. Bu kağıtlar; tuvalet kağıdı, sıhhi kağıtlar, kağıt mendil, çocuk bezleri v.s, gibi kağıtlardır. Emlcllfği artırmak için hamur özel bir kimyasal işleme tabi tutulabilir.
Su geçirmez kağıt: Bitkisel parşömen ve vulkanize liflerden yapılır. Lifler serbest ve sağlam olmalıdır. Paçavra ve odun liflerinden de yapılabilir. Kaliteli olanlar pamuk liflerinden yapılır. Sülfit hamuru ve %30-SO oranında sülfat hamuru kullanılır. Dövme yapılmaz, dolgu maddesi kullanılmaz ve yapıştırma uygulanmaz; böylece, kurutma kağıdına benzer geçirgen bir kağıt elde edilir, az presleme yapılır. Bu kağıt,-52-65 Be, 30-38 Be, 20-25 Be ve 8-12 Be lik dört adet sülfürik asit banyosundan geçirilir. Her banyodan sonra safiha presten geçer ve sonunda yıkanır. Sülfürizasyondan sonra kağıt enine yönde %10-20 kadar büzülür ve gramajı %15 kadar artar. Kurutmadan önce kağıdı yumuşatmak için gliserin veya glikoz, sorbitol banyosundan geçirilir. Bir kg. sülfürce kağıt İdn 0,5-1,0 kg 66 Be lik sülfürik asit tüketilir. Sülfürce kağıt yağ, et, kahve gibi maddelerin ambalajında kullanılır(Vilars et al. 1963).
Yapay Lif Üretimi: Yapay lifler uzun zamandan beri özel kağırJann yapımında kullanılmışlardır ve en çok küllanılanîan yapay İpek, naylon ve polyester olmuştur. Genellikle, yapılışları bir çözeltinin veya eritilmiş maddenin belirli deliklerden geçirilerek bir banyo İçinde çökelölmeleri ve soğutulmaları şeklindedir. Gerilen lifler kesilerek İstenen uzunluğa getirilir. Bu şekilde yapılan liflerin çoğu fibrillenemez bağ oluşumu için yardımcı maddeler ister.
Ancak, polietilen ve polipropllenden yapılan lifler fibrlllenebilmekte, suda dağıulabllmektedir. Selüloz lifleriyle uyuştuğundan onlarla birlikte ve tek başına kağıt makinesi üzerinde kullanılabilmektedir. Odun lifleri ile kullanıldıklannda drenaj, kuruma hızı, hadmllllk, parlaklık ve opaklık iyileşmekte, ısı ile yapıştırma mümkün olmaktadır; fakat, bazı sağlamlık özellikleri azalmaktadır(Casey 1980).
Yapay lif yapımında kullanımı en İyi bilinen polimer önce uçucu bir çözücüde çözülmekte, 200° C de , ve 5000 m/dak. hızla nispeten kaba bir delikten alçak basınçlı genişleme odasına gönderilmektedir. Elde edilen ürün life benzer bir hamur olup mekanik kırma ile de lif haline getirilir.
f
247
5.3. LİF SÜSPANSİYONUNUN TEMİZLENMESİ, ELEKLER VE SİKLON TEMİZLEYİCİLER
Eleme ve temizlemenin amacı temiz hamur liflerinden kah pisliklerin ayrılmasıdır. Bu pislikler; kıymık, ağaç kabuğu, lif topağı, lif demeti, şlayfer taşı, kazan taşı, balyalardan gelen pislikler, toz, kum, balya teli, su borularından gelen pas ve kefeki faşı, lastik, plastik, kazan külü gibi kirletici maddeler olabilir. Bu pislikler ayrılmadığı taktirde kağıt içinde lekeler ve benekler halinde ortaya çıkarlar.
Temizlemede İlke yabana maddelerin şekil, büyüklük ve yoğunluk bakımından liflerden farklı olmasından yararlanmaktır. Bu amaçla, delikli veya yarıklı levhaları bulunan eleklerle yerçekimi ve santrifüj kuvveti yardımıyla çalışan aygıtlar kullanılmaktadır. Genellikle, konsantrasyon %0.2-2 arasında olup süspansiyon içindeki parçacıkların birbirleriyle çok yakın ve karışık ilişkiye gelmemeleri için temizlemede çok seyreltik hamurla çalışılır. Bu yüzden de elemede oldukça fazla su ve enerji tüketillr(Rydho!m 1965).
Lif süspansiyonu hamur kasasına girmeden önce veya yuvarlak etekli makinelere verilmeden önce en kaba bileşimi! hamurlar hariç elenmelidir. Elemenin nedenlerini kısaca aşağıdaki şekilde özetleyebiliriz. Düzenli bir lif dağılımı elde etmek ve kağıt üzerindeki düzensizlik ve lekelerden kaçınmak için lif süspansiyonu; lif demetleri, lif topaklan, kir ve diğer yabana maddelerden annıncaya kadar temizlenmelidir.
Elemenin iki amacı vardır:
• Yabancı maddeleri lifleri en az düzeyde kaybederek ayırmak, • Liflerin düzenli dağılımını sağlayarak düzgün bir kağıt oluşturmak.
Birinci amaç genellikle kağıt hamuru fabrikasında elekler üzerinde yapılır. Bu işlem, daha çok kaba temizleme olup pişirmeden hemen sonra hamur içinden pişmeyen kısımlan ve budaklan ayırmak İçin uygulanır. Bu amaçla, daha çok düz eleklerden Jönsson tipi elekler kullanılır ve bu elekler oldukça etkllidlrler(Casey 1961).
Kağıt makinesinin hemen başındaki elekler ise arta kalan yabancı maddeleri ayırarak İnce temizleme yaparlar ve lif dağılımını düzeltip lifleri bireysel lifler haline getirirler. Bu eleklerden iyi sonuç alabilmek için özellikle uzun lifli hamurlarda bu daha da önemlidir. Bu eleklerden iyi sonuç alabilmek için hamur kasasına en yakın yere konmalıdır. Kağıt makinesinden hemen önce yapılan eleme özellikle kağıt kopmasını ve sonsuz eleğin ömrünü artırmak yönünden önemlidir. Kağıt fabrikalarında eleme özellikle eski kağıt hamurları, mekanik odun hamuru ve yan kimyasal hamurlarda önemlidir.
5.3.1. ELEK TİPLERİ
Eskiden lif süspansiyonunu temizlemek İçin kum ve ağır pislikleri yerçekimi etkisiyle tutan uzun engeller kullanılırdı. Şimdi bunların yerini santrifüjlü temizleyiciler almıştır.
Elenecek hamurun özelliğine bağlı olarak elemede hamurdan uzaklaştırılan kirleticilerin özellikleri farklı olabilmektedir. Kimyasal hamurlardaki yabana maddeler; yeterince pişmemiş odun parçacıktan, düğümler, yine yeterince pişmemiş ve bireysel hale getirilememiş hamurlar, kabuk parçacıkları ve kıymıklardan oluşurken mekanik hamurlarda İse kıymık, kum parçacıkları yer alır. Oysa, atık kağıtlann yapısında ise bunlara ilave olarak plastikler, yapıştıncı maddeler ve yeterince defibre edilememiş hamur parçacıkları bulunur. Hamur elekleri bir elek levhası, bir hamur besleme düzeneği ve bir boşaltma aygıb içerecek şekilde imal edilirler(Bliss 1992).
Elekler elekten geçen bireysel partiküllerin özelliğine bağlı olarak materyali sınıflandırır. Bu sınıflandırmada küçük partiküllerin elekten geçme olasılığı yüksek olmasına karşın büyük partiküllerin boyutu artıkça elekten geçme olasılığı azalmaktadır. Fakat, büyük partiküllerin elekten geçmesi için yeterli fırsat verilirse onlarda elekten geçecektir. Bu nedenle eleme sırasında debi çok önemli olmaktadır{Kline 1982).
Atıkların aynima etkinliğini karşılaşbrmak için birçok yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler hem delikli elek levhaları hem de yanklt elek levhalan için geçerlidir. Ayrılma etkinliği aşağıdaki formülden yararlanılarak hesaplanabilmektedlr. Buna göre;
%Etkinlik m 100x [ l - ( f l /A )/ (//F ) ] Burada; a: Kabul edilen hamur İçindeki atıklar A: Kabul oranı f: Besleme debisi F: Besleme oranı t :
Buradaki ifadelerin hepsi tem kuru ağırlık/ton üzerinden ifade edilmektedir. Delikli elekler ufak parçalann yaklaşık %801ni, büyük parçacıkların yaklaşık %100'ünü ayırma özelliğine sahipUr(Fulton 1984). Uf süspansiyonunun temizlenmesinde kullanılan elek ve temizleyicileri aşağıdaki şekilde sınıflandırabiliriz:
1. Düz veya diyaframlı elekler, * 2. Döner elekler, 3. Basınçlı elekler, 4. Santrifüjlü temizleyiciler.
5.3.1.1. Düz Elekler
Düz elekler en eski tip elekler olup eleme sonucunu etkileyen üç faktör vardır:
• Temizlenecek hamurdaki pisliklerin özelliği ve miktarı, • Elek diyaframına yakın her noktadaki konsantrasyon, • Hamur ile diyafram arasındaki temas süresi.
Bir eleğin etkililiği, elenen hamurun temizlik derecesi a ile atık kısımda giden iyi liflerin miktarı p ya bağlıdır.
Diyafram tipi elek dip kısmı elek levhası olan dikdörtgen bir kutudur ve sarsıntılı elek levhasının altına kauçuk bir diyafram yerleştirilmiştir. Bu diyaframın hareketi eleme sırasında oluşan hamur tabakasını dağıtır ve lifleri elek levhası arasından sürükler. Eleğin baş tarafında bir baş tekne ve ön levha bulunmakta olup görevleri süspansiyonu düzenli olarak elek levhası üzerinde dağıtmaktır. Eleğe giren süspansiyonun konsantrasyonu genellikle %0,25-0,60 arasındadır. İyi bir eleme yapılabilmesi İçin elek levhası devamlı süspansiyonla kaplı tutulmalıdır. Deliklerin açık tutulması karşı su fışkırtma sistemiyle sağlanır. Şekil 5.25'de tipik düz eleklerden Jönsson sarsıntılı eleği göriilmektedlr(Rydholm 1965).
Hamur girişi
Şekil 5.25. Jönsson sarsınblı eleği(Rydholm 1965).
Düz eleklerin daha yeni bir şekli Oliver Ahlfors düz sarsınblı eleği Şekil 5.26'da görü!mektedir(Rydholm 1965 ). Bu elekte süspansiyon elek levhası ile diyafram arasındaki bölmeden akıtılır ve bu bölme sürekli dolu tutulur, çünkü akış yukanya doğrudur. Tüm levha aynı hidrolik yükseklik altında tutulur, dolayısıyla elek levhasını süspansiyonla kaplı tutmak için seyreltme suyuna gerek yoktur. Yerçekimi nedeniyle yabancı maddeler boşalblmcaya kadar alt tabakada tutulur. Elek artığı eleğin karşı ve son tarafına doğru akan ve oradan ayarlanabilen bir çıkıştan dışarıya atılır. Bu eleklerin daha az elek alanı kullanarak yüksek konsantrasyonda hamur
250
elemek mümkündür.
Diyaframlı düz eleklerin kapasiteleri düşük olup fazla alan kaplarlar. Etkililikleri eleğin eni ve boyu arttıkça azalır. Yanklı elekler delikli eleklere tercih edilir ve yank genişliği kraft hamuru için 0,3-0,1 mm., sölfit hamuru için de 0,2-0,3 mm. dir(Casey 1961).
Şekil 5.26. Oliver Ahlfors sarsıntılı düz eleğl(Rydholm 1965).
Diğer sarsınblı düz elek tipleri Undgren, Undblad ve Bird sarsak elekleridir. Bu eleklerin kapasitesi düşük oiup büyük ve modern fabrikalar İçin yetersiz kalırlar. Açık tip eleklerin sakıncaları; Lif topaklan ve kıvrımları oluşması, temizleme için su fıskiyesi kullanıldığından hamur içine hava girmesidir. Yanklı elekler genellikle siklon temizleyicilerden sonraya yerleştirilip belirli çaptaki pislikleri temizlemek amacıyla kullanılır. Açık tip eleklerden döner tambur ve sarsınblı tambur tipi olanlar da vardır. Sarsınblı tambur tiplerinin yüksek frekanslı olanları dakikada 300-1000 vuruş yaparlar. Yavaş dönenler ise dakikada 1-3 tur yaparlar. Döner tambur tipi elekler bir küvet içine az veya çok dalmış olup hamur girişi İçten veya dıştan olabilir. Tambur üzerindeki yanklann çapı hamura göre değişmekte olup sigara ve kondansatör kağıdında 3/10 mm., adi gri kartonlarda 8/10 mm. kadardır. Bu tip eleklere ömek Selectlfier, Blrd ve Lamort elekleri verilebilir. Şekil 5.27'de oldukça yaygın olarak kullanılan Selectifier eleği görüimektedir(Vilars 1978).
Şekil 5.27. Selectifier eteği.
251
Döner elekler kıymık şeklindeki pislikleri etkili olarak ayırırlar. Ancak, küresel pislikler İyi aynlmadığından, delikli elekler kullanmak gerekir. Siklon temizleyicilerde küresei pislikler daha İyi ayrılır.
Döner elekler genel olarak İki tipe ayrılırlar.
1. Şekil 5.28 A'da görüldüğü gibi eğer, süpürücü levhalar slllndirik eleğin içinde İse buna santrifüj tipi döner elek denir. Bu eleklerde hamur akımı merkezden dış tarafa doğrudur(Vilars 1978).
2. Şekil 5.28 B'de görüldüğü üzere eğer süpürücü paletler silindirik eleğin dışında ise buna santriped tipi elek denir ve hamur akımı çevreden merkeze doğrudur.
- Şekil 5.28. A: Santrifüj tipi döner elek, B: Santriped tipi döner elek.
Her.-IJcLtip elek düzenlemesinde süspansiyonu elek arasından geçirmek İçin kendine has kanşbrma sistemi vardır; bu sistem lifleri süspansiyonda tutar ve pislikler dibe çökelir.
Santrifüj tipinde süpürücü levhalar çıkış deliği önünden geçerken aşın basınç yarabrlar, bu yüzden sarsınb ve hidrolik düzensizlikler oluşur. Paletler hamur içinde dönerken bunlann ön ucunda bir basınç dalgası, arka ucunda ise bir vakum meydana gelir. Paletlerin elek levhasına çok yakın olmalan nedeniyle basınç ve vakum alanlarının bütün İç yüzeyi kapsayacak şekilde eleği süpürmeleri sonucu ani basınç dalgalanmalan oluşur. Bu dalgalanmalar, liflerin elek deliklerinden geçmesine, kaba hamurun ise elek üzerinden aynlmasına yardım eder. Paletler düşeyle belli bir açı yaptığından atık pisliklerin aşağı doğru süpürülmesinl sağlar. İç bölmenin dip kısmında çıkıl borusuna uzanan spiral bir hazne bulunur. Elekten geçemeyen maddeler bu hazneye girer ve oradan akıntıyla birlikte taşınır. Çıkış borusunun üzerinde T şeklinde, monte edilmiş ve bir tutucuya uzanan düşey bir boru buiunur. Ağır parçacıklar bu boruya düşer ve uygun şekilde düzenlenmiş kapama vanalanyla elek çalışırken bu tutucu boşalblabilir. Ağır pislikler, elek levhasına gelmeden çökelir ve çıkış deliğinden atılır.
Santriped tipi eleklerde bu sakınca görülmez ve daha az tıkanma olur, kirler santrifüj etkisiyle dışa doğru atılırlar. Şekil 5.29'da santriped tipi Lamort çift etekli temizleyici görülmektedir. Pratikte santriped tipi elekler daha çok kullanılmakta olup hemen her tip kağıt ve karton yapımında kağıt makinesinden hemen önce kullanılır. Dışa doğru akımlı santrifüj tipi elekler ise ince kağıtlann, yazı kağıtlannın ve fazlaca paçavra selülozu kullanılan kağıtlar ile sigara kağıdı yapımında tercih edilmektedir.
Şekil 5.29. Santriped tipi Lamort eleği.
5.3.1.2. Basınçlı Elekler
Basınçlı elekler günümüzde en fazla kullanılan elekler olup kağıthamurundan küçük boyutlu kirleticileri ayırmada tercih edilir. Gerçekte, lifler pişirme ünitesinden hamur kasasına gelene kadar en az 2-4 kez basınçlı elekler kullanılarak elenir. Bir basınçlı eleğin çalışma bölgesi normal olarak silindirik bir elek levhası ve rotorun eksenel yönde dönmesiyle elek levhası yüzeyine yakın bölgede bir vibrasyona sebep olan elemanlara sahip rotordan oluşmaktadır. Vibrasyon hareketi liflerin ve kirleticilerin elek levhası yüzeyinde birikmesini önlemek İçin saniyede 50 defa salınımda bulunur. Vibrasyonlar arasında pompadan gelen basınç kabul edilen hamuru oluşturmak üzere su ve iyi lifi eleğin poröz yapısından geçirmek için eleme gücü uygular. Bir basınçlı eleğin besleme, atık ve kabul edilen hamur çıkıştan pompadan gelen basınç atandadır.
İlk basınçlı elekler 1939 yılında geliştirilmiş olup oldukça düşük hızda (3 m/s) işletilirdi. 1950lerde elek silindir yüzeyine yakın bölgedeki hîdro-foll tipi elemanlara temas etmeyen bir rotor kazıyıcı bıçaklann yerine kullanılmaya başlanmışbr. Bu tür düzenlemeler halen günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Böylece hız düşük konsantrasyonla kağıt makinelerinde 10-14 m/s.'yeye, yüksek konsantrasyonlu sistemlerde ise 20-26 m/s.'yeye kadar yükseltilmiştir. Foil tipi rotorlara ilave olarak diğer bazı rotor dizaynlan da günümüzde ku!!anıİmaktadır(Bliss 1992).
Adından da anlaşılacağı üzere basınç albnda çalışan ve ince temizlemede kullanılan elezerdir. Bu sistemde, daha az yabana madde birikimi olur ve elek daha az alan kaplar. En önemli tipleri Seledirler ve Cenüscreen basınçlı elekleridir. Kapalı eleklerin bir çok avantajı vardır. Daha az yer kaplar, önemli derecede basınç gereken hava yasbklı hamur kasalanyla hızlı makinelerle birlikte kullanılmaya uygundur, köpük sorunu yoktur. Aynca, basınçlı eleklerde hamura hava karışma riski yoktur. Kontrolü kolaydır, fıskiye olmadığından su kullanımı azalır. Ancak, bu eleklerde lifler birbirine sarılarak ip şekline gelebilir.
Şekil 5.30'da görüldüğü üzere, Selectjfier eleği düşey tiplerden olup basınç albnda, süspansiyonla dolu ve tamamen kapalı bir sistem olarak çalışır (Rydholm 1965). Elek doğrudan bir boruya bağlı olup süspansiyon bir pompa yardımıyla eleğe verilir. Elek levhası' silindirik bir gövdenin içine düşey olarak yerleştirilmiştir ve üzeri deliklidir. Atık kısım tanjanslyel olarak eleğin dip kısmından sürekli veya kesintili olarak boşalblır. Hava foil çubuklan genellikle iki tane olup sürekli olarak silindirin iç yüzeyini süpürürler. Çalışma sırasında oluşan arta ve eksi basınç elek deliklerinin bkanmasını önler. Yuvarlak delikli eleklerde delik çapı 1.016-3.175 mm arasındadır. Kapasiteye, konsantrasyona ve elek delik çapına bağlı olarak basınç farkı 2-5 psi arasında değişir. Sistemin iç basma minimum 1-2 psi'dir H a v a ,
O Giriş
Hafif ahldar Ağırabklar
Şekil 5.30. Selectifier eleği (Rydholm 1965).
254
Atıkların toplandığı kısım T vanası İle donablmış olup bu yana iki şekilde çalışır.
1. Devamlı boşaltma: Otomatik veya elle olabilir. 2. Periyodik boşaltma: Elle veya otomatik olabilir.
V vanası pnömarjk bir sistemle otomatik olarak kontrol edilebilir, Vana bir kontrol tablasına bağlanarak belirli aralıklarla 1-2 saniyede bir boşaltma yapı!abliir(Ingraham et al. 1970).
Centiscreen temizleyicisi, Selectifier eleğine benzer şekilde çalışır; ancak, dizaynı değişiktir (Ingraham et al. 1970). Şekil 5.31'de görüldüğü gibi hamur eleğe tanjansiyel olarak girer, süspansiyon içindeki ağır kirler elek levhasına ulaşmadan önce çökelir ve bir çıkış deliğinden atılır. Eğer, hamur nispeten temiz ise kirler bir boru İçinde toplanır ve zaman zaman bir vana yardımıyla oradan alınır. Eğer, kir miktan fazla İse çıkış bir diğer temizleme aygıbnın girişine bağlanır ve hamur yeniden temizlenir. Temizlenen süspansiyon silindirik elekler arasına geçer. Kabul edilen kısım dış eleğin iç kısmından dış kısmına, iç eleğin de dış kısmından Iç kısmına geçerek müşterek bir çıkış tarafından boşalblır. Abk kısım iki silindir arasından aşağıya doğru hareket ederek bir çıkışta toplanır. Atık kısım sürekli olarak boşaltılıp, abk oranı bir V vanası tarafından kontrol edilir.
Şekil 5.31, Centiscreen(Ingraham et al. 1970).
255
Silindirik elek levhaları nispeten daha geniş eleme alanı sağlar. Elek delikleri iç ve dış etek arasındaki hidrofoiller tarafından açık tutulur. Bu hidrofoiller bir motor tarafından hızlı olarak döndürülür ve süpürme, sarsınb etkisi yaratarak liflerin safiha oluşturmasını önler.
Bu aletlerin güç kaybı debiye bağlı olup yapımcı tarafından belirtilir (Vilars 1978). Örneğin aşağıdaki Tablo 5.6'da görüldüğü üzere debi arttıkça güç kaybı azalmaktadır.
Tablo 5.6. Basınçlı eleklerde debiye bağlı güç kaybı değerleri. Debi(m7dak.) Güç kaybı(bar)
Bird 1.1-9.0 0.4-0.7
Selectifier 10 0.2
5.3.1.2.1.Basınçlı Eleklerde Atıkların Ayrılması Mekanizması
Pozitif Boyut Ayrımı: Elek levhası açıklığından her üç yönde de daha büyük ve rijit yapıda olan partiküller için pozitif boyut ayrımı sözkonusu olur. Böyle bir partiküi %100 etkinlikte ayrılabilmekte ve fiziksel olarak elek açıklığına uygun gelmemektedir. Bu mekanizma yalnız başına aynlması İstenilen yabancı maddelerin boyut aralığı için nadiren uygunluk gösterir. Tüm arzu edilmeyen yabancı maddelerin gerçek pozlüf boyut ayrımı, daha küçük yabancı partiküller! ayrıldığı sistemdeki sulu çözeltiden kağıt liflerinin çoğunluğunun ayrılmasına da sebep olur.
Atıkların Yönlenmesi: Düz yassı veya uzun atıklar İçin daha uygun yönlendirme kabul edilebilir özellikteki abk partiküller için ilk akla gelen mekanizmadır. Uzun lifler gibi yabana partiküller rotor hareketi ile yönlendirilir; fakat, bu yönlenme eğilimi, elekten olan akışın tipi, rotor dizaynı ve hızı, rotor ve elek levhası arasındaki bölgenin temizliği, sistemdeki basınç azalması ve elek silindiri açıklığındaki hız gibi birçok faktör tarafından büyütülür veya azaltılır. Aynı zamanda, elek silindirinin İçi ile dışı arasında daha yüksek bir basınç düşmesi esnek yabancı madde partiküllerinin deforme olma eğilimi artırır. Böylece, silindirik elek gövdesinden bu maddelerin geçme eğilimi büyür. Belirtilen bu değişkenler atıkların yönlenmesine dolayısıyla da atık uzaklaşbrma üzerine etkiye sahiptir.
Diğer Atık Uzaklaştırma Mekanizmaları: Kıymık gibi rijit ve uzun partiküller bir boşluğa veya deliğe girebilirler ve daha sonra deliklerin üzerinde kırılırlar veya deliklerin altında rotor üzerinde bir sonraki geçişi yaralan vibrasyon doğuran elemanların sebep olduğu sıvı kuvvetleri tarafından sürüklenirler. Abk konsantrasyonu çok yüksekse, eleğin açık alanlarından geçişte iki veya daha fazla ahk partikülü bir birine engel olur ve ahklar topak oluştururlar. Yine, lif ve atıkların
silindirik elek gövdesinin İç kısmında elek levhasının açıklığından daha küçük bir açıklığa sahip ağsı yapı oluştururlar ve uygun lifler eleme sırasında bu ağsı yapıdan geçmek zorunda kalabiliıier(Bliss 1992).
5.3.1.2.2. Basınçlı Eleklerin Kullanıldığı Alanlar
Basınçlı eleklerin belli başlı kullanım alanları aşağıda verilmiştir. 1. Kağıthamuru Fabrikaları: Basınçlı elekler boşaltma
tankından hemen sonra bir düğüm ağcı olarak kullanılır. Burada, kabul edilen hamurun alındığı tarafta sıyıa elemanlann bulunduğu santriped b'pl elek kullanımı yeğlenmektedir. Elek levhasındaki açıklık boyutu 6-9 mm. ve besleme konsantrasyonu %2-4 arasında değişmektedir. Santrifüj tipi eleklerde ise yukandan aşağıya akış kullanılmakta olup açıklık boyutu 1.3-2.0 mm.dlr; fakat, kıymıklann ayrılmasında bu açıklık 0.25-0.45 mm. arasında seçilir.
2. Atık Kağıt Geri Kazanma Sistemleri: Abk kağıt geri kazanma sistemlerinde pulperden hemen sonraki bölümde 1.3-2.0 mm. açıklığa sahip basınçlı elekler kullanılır. Ancak, tam bir kirleb'cl uzaklaştırması için aşağıya doğru akımlı açıklığı 0.25-0.35 mm. arasında değişen basınçlı elekler tercih edilir. Mürekkep giderme sistemlerinde kaba eleme ortadan kaldınlmış olup 0.15 mm. kadar küçük açıklığa sahip basınçlı elekler kullanılır.
3. Hamur Hazırlama ve Döküntü Sistemleri: Bu sistemlerde hem delikli hem de yanklı elek levhalan kullanılabilir. Yine uygulamaya bağlı olarak santrifüj tipi veya santriped b'pl basınçlı elekler tercih edilebilmektedir.
4. Kağıt Makinesi EleklerhÇoğu hamur kasası tek ve büyük bir basınçlı eleğe sahip olup elek hamur kasasından önceye yerleştirilerek sicim, ağır materyaller, ince parçacıklar, hamur topaklan ve kuru atıklan ayırmak için görev üstlenir. Abklann ayrılması yanında, kağıt makinesi elekleri kağıdın formasyonunu iyileştirmek için hamur içindeki çöken lifleri de ayınr. Böylece, atıklarm hamur kasasına girmesine izin verilmemiş olur{BIİ5S 1992). ^
5.3.2. ÇOK KADEMELİ ELEME
İlk eleme genellikle kaba elemedir ve amacı budak, kabuk v.s. gibi kaba maddeleri ayırmaktır. Bazen Jönsson yüksek frekanslı eleği kaba eleme için kullanılabildiği gibi 0.127-1.27 mm. çapında gözeneklere sahip
i düz eiekler de bu amaç İçin kullanılır. Fakat, genellikle delik çapı 0.318-; 9.525 mm. olan gözenekli elekler daha fazla tercih edilir. Kaba elemeden i. sonraki işlemler genellikle birinci eleme ve ikinci eleme diye ikiye aynlır I (Casey 1961). av'
Birinci eleme lif demetlerini ve kirleri ayırmak için yapılır. Bu eleme düz sarsıntılı veya döner eleklerle yapılabilir. Eğer, hamurda çok sayıda ince kıymıklar varsa döner elekler bu amaç İçin daha uygundur. Fakat, bu elekler yumuşak lif demetlerini kırmaya meyilli oiduklanndan eleme olanaksız hale gelebilir.
Eğer, son derece temiz bir hamur isteniyorsa düz elekler birinci eleme İçin tercih edilebilir. Aynca, döner eleklerde temizlenen hamurların elenmesi İçin de düz elekler kullanılabilir. Genellikle, düz elekler küresel veya ona yakın pisliklerin aynlmasında ikinci elemede etkilidir. Ancak, lifsei pislikleri geçirmeye, meyillidir. Eğer, pislikler ince parçalar halinde İse Biffar ve Covan tipi elekler İçeren santrifüjiü elekler etkili olarak kullanılabilir.
Gerçekte, elek ve temizleyicilerin çoğu birinci elemede yeterince temiz süspansiyon elde etmek İçin %10-30 arasında abk kısım-oluştururlar. Bu miktarlarda lif kaybı fabrika uygulamatannda* olamayacağı İçin ve lif kaybını azaltmak amacıyla ikinci eleme yapılır. Bazen de lif kaybını daha da azaltmak için abk kısım üçüncü elemeye tabi tutulur. Şekil 5.32 A'da üç kademeli bir eleme şeması verilmiştir. Şekil 5.32 B'de ise ikinci kademeden alınan temiz hamur tekrar birinci kademeye alınarak yeniden elenmekte ve hamurun temizliği daha da arbnlmaktadır (Rydholm 1965).
5.3.3. ELEMENİN İLKELERİ
Elekler, lifler İle yabana cisimler arasında bir fark gözetmezler; ancak, daha büyük çaplı maddeleri ayınrlar. İdeal elek bütün pislikleri ayıran; fakat, lifleri tutan elektir. Ancak, uygulamada bu olanaksızdır. Eleme İşlemlerinde daima bir kısım kir hamur İçinde kalır ve bir kısım kaliteli lif de pisliklerle birlikte gider. Bir eleğin etkililiği; yapısına, hamurun elek üzerindeki kalış süresine, hamur İçindeki pisliklerin çeşit ve mlktanna, konsantrasyona, fazla akım mlktanna ve aşm eleme oranına bağlıdır. Bazı elekler belirli pislikleri daha iyi tutarlar. Bu nedenle, çok kademeli elemede değişik yapı ve özelliklerde temizleyiciler kullanılır.
Elemede asıl amaç pisliklerin aynlması İse fazla eleme İlkesi uygulanır. Genellikle, birinci ve ikinci kademe elemede %15-20 daha fazla eleme yapılır. Eğer, asıl amaç liflerin dağılması ise fazla eleme uygulanmaz. Hızlı eleme yapılması İsteniyorsa, iki kademeli eleme uygulanır. Hamurun elek levhası ile temas süresi yank veya deliklerin büyüklüğünden daha önemlidir. Maksimum temizlik elde etmek için kısa temas süresi ve fazla eleme uygulanmalıdır. Elemede uygulanacak ilkeler Steenberg tarafından aşağıdaki şekilde önerilmiştjr(Casey 1961).
1. Her hamur iki kere elenmelidir, bu çift eleme pisliklerin
258
ayrılmasını artırdığı gibi lif kaybını da artırır. 2. İkinci kademeden çıkan iyi hamur bir önceki kademenin
girişine verilmelidir. Düzenli bir besleme hamurun bir kısmının yeniden geçirilmesiyle sağlanmalıdır.
3. Abk pislikler yeniden elenmeden hamura karıştırılmamalıdır; çünkü, pisliğin liflerden aynlması zorlaşır.
Bir eleğin verimi; konsantrasyona, elenen hamurun serbestlik derecesine, sıcaklığa, hamurun özelliklerine, elek levhasının delik çapına, şekline ve cinsine bağlıdır. Eleme kapasitesi; delik çapı daha büyük olan delikler kullanarak veya sarsınb arbnlarak yükseiülemez; çünkü, bu durumda pislik miktarı ve lif kaybı da artar. Kapasiteyi artırmak için eleme alanını artırmak gerekir. Eleme etkinliği aşağıdaki şekillerde hesaplanablllr(Rydholm 1965).
1. Giren hamurun çıkan temiz hamura oranı, 2. Toplam abk kısmın giren hamura oranı, 3. Ablan temiz liflerin giren temiz hamura oranı.
Temiz hamur Temk hamur
Şekil 5.32 A. Primer, sekonder, tersiyer eleme kavramının diyagramı B.Primer, sekonder ve tersiyer elemenin daha doğru düzenlenmiş şekli.
Bu değişik faktörleri hesaplamak için bazı temel veriler gereklidir. Bu verilerden bazılan giren hamur, temizlenen hamur ve pistik miktariandır. Bu değerler; giren, kabul edilen ve abk kısımlarda testler yapılarak bulunur.
5.3.4. DEĞİŞİK HAMURLARIN ELENMESİ
Bir eleme işleminde kullanılacak elek tjpi ve eleme miktan temizlenecek hamurdan istenen temizlik derecesine bağlıdır.
Kraft hamurlan, ağartılmış sülfat ve sülfit hamurları kadar ince elemeyi gerekb'rmezler. Bu nedenle bazı kraft fabrikalannda yalnız yüksek frekanslı döner elefcler kullanılır. Fakat, bu öp fabrikalann
çoğunda daha fazla eleme İçin düz ve santrifüjlü elekler kullanılır. Kraft hamurlan geleneksel olarak kağıt hamuru fabrikalannda elenirler. Hamurlara ağartma uygulanmış ve kalitesi yükseltilmiş İse kağıt fabrikalannda da eleme yapılır. Bazı kraft kağıt hamuru fabrikalannda eleme yıkamadan önce yapılır (Casey 1951).
Sülfit hamurlan genellikle 2.54 cm de 6-8 yarık İçeren ve yank genişlikleri 0.152-0.254 mm. olan eleklerde elenir. NSSC hamurlan için yank genişliği 1.27 mm.dlr. Eski kağıt hamurlan 2-3 mm. delik çapına sahip olan Jönsson eleklerinde denebilir veya önce bir siklon temizleyiciden geçirildikten sonra santrifüjlü veya döner ya da düz eleklerde eienebllirler.
Uzun liflerin elenmesi kısa liflerden zordur. Fakat, kısa ve uzun liflerin karışımı eleme kalitesini artınr. Genel olarak, ağartılmış hamurlar ağarblmamışlardan daha kolay elenir; ancak, bu durumda daha temiz su gereklidir. Yüksek frekanslı elekler yüksek konsantrasyonda etkili olarak çalışbklanndan su tüketimini azaltmak için kullanılır. Kromdan yapılmış elek levhalan paslanmaz çelikten yapılandan daha hızlı eleme yaparlar.
5.3.5. SİKLON TEMİZLEYİCİLER (Centrifugal Cleaners)
Eski fabrikalarda son derece temiz hamur elde etmek için engeller veya dinlendirme havuzlan; ağır pislikleri, kumu, kabuk, küçük budak ve metal parçalar gibi yabancı cisimleri ayırmak için kullanılırdı. Bu tutucular halen bazı fabrikalarda kullanılmaktadır. Bu temizleme sistemlerinin etkinlikleri az ve fazla yer kaplayıp, yalnızca büyük parçalan yeterince ayırmakta ve sık sık elle temizlenmeleri gerekmektedir. Yalnızca yerçekiminden yararlanarak yabana maddeleri etkili bir şekilde ayırmak mümkün değildir.
Santrifüj kuvveti yardımıyla sıvılann temizlenmesi 1891 yılına kadar gitmektedir. Bertney sudan süspansiyon maddeleri ve kumu ayırmak için ilk Amerikan patentini bu tarihte almıştır. Daha sonra, Mac Naughton 1906 yılında bugünkü siklon temizleyicilere benzeyen konik bir aygıt İle kağıt hamurunun temizlenmesi için bir patent almışbr. 1937'de Freeman, 1945'de Scott, Samson ve Crop patentler almışlardır. İlk ticari uygulama 1940' da olmuş ve 1950lerin sonunda İse hemen tüm kağıt fabrikalan ağır pislikleri temizlemek İçin santrifüjlü temizleyiciler kullanmaya başlamışlardır(Bliss 1980).
Siklon temizleyicilerde ana ilke merkezkaç kuvvetinin değişik yoğunluktaki cisimler üzerine farklı etkisidir. Yoğunluğu liflerden daha yüksek olan pislikler merkezkaç kuvvetinin etkisiyle zorunlu olarak çökelerek temiz liflerden aynlır. Bu aygıtlar, eleklerde temizlenmesi olanaksız olan pislikleri etkili olarak ayınr. Siklon temizleyiciler eleklerin
yerini alamaz; fakat, temizlemede ek görev yaparlar. Her temizleme aygıb diğerinin geçirdiği pislikleri ayınr. Siklon temizleyicilerde ana ilke yoğunluk ve şekil farklılığı, eleklerde ise büyüklük farklılığıdır. Elekler lif kümelerini dağıtbklanndan siklon temizleyicilerden sonraya konabilirler.
Bir sıvının içindeki parçacıkları yoğunluk farkı İle ayırma İki etkene bağlıdır. Birincisi, parçaaklara ve sıvıya farklı etkileri olan dış güçler uygulayarak parçacıklar ve sıvı arasında göreceli bir hareket farkı sağlamakbr. Bu da sıvının dairesel bir hareketle dönmeye zorlanması, yani merkezkaç kuvvetinin yarablması ile sağlanır. İkincisi ise parçacıklann sıvı içinden geçerken bu harekete karşı gösterdikleri dirençtir. Bu etki parçacıkların şekline bağlı olup akımın türbülanslı veya düz oluşundan da etkilenmektedir. Sıvı içindeki parçaaklann nispi hareketinin analizi karmaşık bir iş olup santrifüj kuvveti albnda ve düzgün bir akım halinde küresel parçacıklar için aşağıdaki eşitlik yazılabilir.
u_Vz(Ps-P)dz
Burada; U : Parçacıkla sıvı arasındaki oransal hız, V: Akış hızı, r: Akış yançapı,
Ps: Parçacığın yoğunluğu, P: Sıvının yoğunluğu, r|: Sıvının viskozitesi, d: Parçacığın çapıdır.
Buradan, yoğunluk farkı arttıkça U değerinin arttığı, dz parçacığın kesit alanı arttıkça U değerinin arttığı görülmektedir. U değeri arttıkça ayınm etkisi de artacaktır. Bu değer, akış hızının karesi ile doğru, akış yarıçapı ile ters orantılıdır. Viskozite artarsa U değeri azalmaktadır. Uygulamada ise hamurun konsantrasyonuna bağlıdır. Akış yarıçapı küçük siklonlarda daha düşük olduğundan ayırma daha etkilidir.
Eski temizleyicilerde sıvının döndürülmesini sağlamak için tüm dış duvarı döndürme ilkesi uygulanıyordu, sikldVstemizleyicilerin gelişmesiyle bu İlke bırakılmıştır. Parçacığın bir bütün olarak büyümesi ayırma etkililiğini maksimuma kadar arbnr, belirli bir sınırdan sonra parçacığın büyümesi verim azalmasına neden olur. Bu durumun özellikle küresel olmayan parçaaklarda boyut büyümesi ile sürtünmenin artmasından Heri geldiği sanılmaktadır. Bu ters etkinin düşük yoğunluklarda arttığı, kıymık ve benzeri maddelerin aynlmasında da£a da önemli olduğu görülmektedir.
Halen piyasada birçok siklon temizleyici tipleri bulunmakta olup en çok kullanılan markalar; Centricleaner, Hydrocyclone, Pulp Cleaner.
Assablador, Odag, Uquld Cyclone, Projecting Cleaners v.s. dir.
Siklon temizleyiciler kullanış yerlerine göre İki gruba ayrılırlar.
İ. Yüksek konsantrasyonlu siklon temizleyiciler:%2.5-5.5 konsantrasyon arasında ve genellikle %3.5-4.5 konsantrasyonda çalışırlar. Bu aygıtlar, dövmeden önce rafinörleri ve düğüm açtcılan metal ve kum gibi zarar veren maddelerden korumak amacıyla kaba temizlemede kullanılır.
2. Düşük konsantrasyonlu siklon temizleyiciler: % l l n albndakl konsantrasyonlarda çalışırlar. Hamur içindeki lif demetleri, düğüm, kabuk kınntılan, kum v.s. gibi maddeleri ayırmak İçin İnce temizlemede kullanılır.
Siklon temizleyicilerin üzerinde döner bir kısım ya da motor yoktur. Şekil 5.33'de görüldüğü gibi aygıt geniş kısmı üst tarafa gelecek şekilde uzun bir koni şeklindedir (Rydholm 1965). Uf süspansiyonu tanjansiyel olarak ve basınç aibnda bir pompa yardımıyla koninin üst tarafından hızlı bir dönüşle siklon duvannı takip edecek şekilde ve kıvnlma İle gönderilir. Uf süspansiyonu koninin geniş kısmından içeri girdikten sonra duvan İzler ve hızın sağladığı santrifüj etkisiyle spiraller oluşturur. Santrifüj kuvvetinin etkisiyle ağır kir parçalan cidarlara doğru santrifüjlenlr ve koninin alt kısmı C deliğinden dışan atılır. Diğer taraftan, iç krvnlma ve Vortex yükselmesi ile temiz lifler merkeze doğru ve oradan da yukan doğru hareket ederek üstten B çıkışından alınır. Orta kısımda ise boş bir hava sütunu oluşur. Siklon temizleyicide alt kısımdan ablan pislikler tüm hamurun manbklı bir oranını oluşturacak şekilde konik bir yapı verilmiştir.
Temiz hamur
M Hamur giriş!
$1 Aşağıya doğru akım
^Yukarıya doğru akım
—Sil indlrik üst kısım
Konik kısım
Vortex hava sütunu
C Abk pislik
Şekil 5.33. Siklon temizleyici.
262
Kir parçacıklan siklon İçinde aşağıya doğru inerken santrifüj etkisinin radyal hareketten büyük olduğu bir noktaya erişirler. Bu onlann temiz liflerden aynlmalanna neden olur. Santrifüj kuvvetinin 7.62 onl ik bir siklonda 7000 gram olduğu tahmin edilmektedir. Bu kuvvet büyük Ölçüde çökelme oranını arbnr ve 0.25 mm'den daha küçük çaptaki parçacıklann liflerden aynlmasını sağlar (Casey 1961). Uflerin özgül ağırlığı 1.0 civannda olup (su ile aynı) yoğunluğu fazla olan kir parçacıktan aynı etkiye uğramazlar. Diğer bir deyişle, ağır kir parçacıklan radyal hareketin santrifüj gücüne eşit olduğu yere taşınırlar. Santrifüj kuvveti tek başına kabuk ve ince kıymıklar gibi düşük yoğunluktaki cisimlerin aynlmasında yeterli değildir.
Son zamanlarda liflerden hafif olan mumlar, yapışkan pislikler, yapıştıncılar, köpük gibi atik kağıtlar içinde bulunan pislikleri ayırmak İçin ters temizleme (Reverse deanlng) tekniği bu kirleri %95-99 etkililikte ayırmak için kullanılmaktadır. Burada yukandakl belirtilenin aksine temiz lifler alttan alınmakta, pislikler ise üstten B noktasından atılmaktadır. Normal bir siklonda kata maddelerin %851 üstten temiz lif olarak ve %15' i ise alttan abk olarak alınır. Ters temizlemede durum tersine olup katı maddelerin %85' i alttan temiz lif olarak %15'i de üstten kir olarak ayrılır. Bu teknikle özellikle, eski kağıtlann içerisinde bulunan ve temizlenmesi son derece güç olan hafif ve yapışkan pisliklerin aynlması kolay olmaktadır (Bllss 1980).
Eski kağıtlarda üç kademeli bir ters temizleme İçin güç tüketimi 1.6-1.7 Kw/ton/gün olduğu halde elemede güç tüketimi 0.8-2.5 Kw/ton/gün arasında olmaktadır. Basınç düşmesi 276 kpa olup bu siklonlarda alt çıkış deliğinin çapı biraz 'daha geniştir. Siklon temizleyicilerde çıkış ağzı geniş olduğundan koninin dibinden abklann çıkışı düzgün püskürtme şeklindedir. Bu ağız küçültülürse püskürtmenin kesikli olduğu bir noktaya vanlır ve tıkanma meydana gelir. 3" İnçlik siklonda püskürtme 5 mm'llk bir çıkış ağzıyla 6 inçlikte 10 mm çapında çıkış ağzında kesiklik başlar. Püskürtme kesikliğinin meydana geldiği bu noktada siklonun İşletme verimi kaybolur. Düzgün püskürtmenin meydana geldiği akış en uygun abk akışı olarak düşünülebilir. Bu noktadaki abk akışı giriş akışının hacim olarak %4'ü kadardır. Bu noktadan sonra ağız çapı artnlacak olursa, akış çapının karesi ile doğru orantılı olarak arter. Abk akışı artbkça temizleme verimi de artar. Abk çıkış ağzının büyütülmesi ite temizleme verimi artar ise de aynı zamanda atılan iyi lif miktan da artar.
Siklon temizleyicilerde tanjansiyel hız yarıçap ile oranblı olup aşağıdaki eşitlikle hesaplanabilir.
V = V!XR/Rıdir.
263
Burada;
V t : hız,
R i : akımın yançapıdır.
Santrifüj kuvveti ise
C= m.R(Vı/R02 dir.
Ancak, Vortex, Dirtec, Bauer Cleaner gibi serbest Vortexli temizleyiciler farklı davranırlar (Rydholm 1965). Bunlarda;
V =Vı. Rı / R olup, santrifüj kuvveti C = m.(Vı.R1)î/R3dür.
Santrifüj kuvveti tanjansiyel hızın karesiyle oranblı olduğundan debi m3/san., hız m/san., koninin kesiti m2 olarak gösterilirse debi sabit olduğunda tanjansiyel hız kesit alanı azaldıkça artar. Buna göre, süspansiyon temizleyici içinde aşağıya doğru indikçe çap azaldığından buna paralel olarak santrifüj kuvveti de artar. Böylece, liflerden biraz ağır olan pisliklerin ayrılması kolaylaşır.
Çapı 0.25 mm'den az olan ince boyutlu yabancı maddeler genellikle 7.62 cm çapındaki küçük siklonlarda daha iyi ayrılmaktadır. Diğer taraftan; geniş, düz ve hafif parçalar çapı 15.24 cm.den daha geniş olan siklonlarda iyi uzaklaşbnlmaktadır. Kıymık ve kabuk gibi yabancı maddelerin aynlmasmda kullanılan siklonların yükseklikleri çaplanna oranla daha fazla olmalıdır. Pisliklerin aynlmasmda yalnız özgül ağırlık ve hacim değil şekil de önemlidir. Tane büyüklüğünün etkisi kat edilen mesafeye ve parçacıklann Vortex ve merkezdeki dönme sayısına bağlıdır. Bu durumda siklon yüksekliği de önemli olup çapının 4-6 kah arasındadır. Liflerin pisliklerle atılmamasının nedeni, kıymıklardan daha uzun olmaian, çeşitli tanjansiyel hız zonundan kendilerini merkezde sıvı dönmesinin içine taşıyabilmeleridir. Eğer, kirlerin yoğunluğu sıvıdan net olarak daha yüksek ise merkezkaç kuvveünln etkisiyle duvarlara doğru ablarak oradan da yerçekimi ivmesinin etkisiyle alttan atılırlar.
Siklonların İşletilmesinde %0.8 konsantrasyonun altında pompalama maliyeti yükselirken %11ik konsantrasyon düzeylerinde ise temizleme verimi hızlı bir şekilde düşmektedir. Ticari işletmelerde konsantrasyon %0.3-1.0 arasında değişmekte ve en iyi ayırma %0.5Hk konsantrasyonun albnda elde edilmektedir. Aynca, siklonlar normal olarak 2.8-3.5 kg/cm^nin üzerinde güç gereksinimi giren hamur miktarı ve kir ayrılması % s i ile oranhsız olarak artarken 2.8 kg/cm^nln albnda temizleme verimi düşer. Aşırı pompalama masrafı olmaksızın uygun bir temizleme sağlandığında, bir siklon grubunda birden fazla hamur girişi olması ekonomik değildir. Normal uygulamada lif kaybını azaltmak için
akımın %10-251ni birinci kademeden geçirerek devridaim ettirmelidir. İyi bir siklon çalışmasında lif kaybı %2'den az ve bazı durumlarda %0.25' e kadar düşmelidlr.
Siklon temizleyicilerin kapasiteleri nispeten düşük olduğundan genellikle temiz hamurun toplandığı ortak bir hat ve siklonlar İçin ortak bir besleme hattı olacak şekilde yerleştirilir. Kullanılan siklonun çapı küçüldükçe gereken birim sayısı da artar.
Eğer, temizlenecek kirleticilerin yoğunluğu 1.05-1.25 g/cm3
arasında olup sıvı yoğunluğuna çok yakın ise ayırmak daha da zorlaşacakbr. Bu durumda, siklon yüksekliğinin çapa oranı 6 dan çok daha yüksek tutulmalıdır. Yuvarlak parçalar uzun parçalardan daha kolay ayrılırlar. Uzun parçalar daha çok su sürüklediğinden daha hafif görünürler.
Nuttrall bir siklon içinde oluşan hareketleri üç kısma ayırmaktadır. Bunlar;
1. Tanjansiyel dönme, 2. İçe doğru radyal ve aşağıya doğru hareket, 3. Çift anafor hareketidir.
Bunlara bağlı olarak siklon içinde merkezi, tanjansiyel ve radyal bir hız oluşur. Siklon içinde hakim hareket vortexl oluşturan tanjansiyel hareket olup yabancı maddelerin aynlmasını bu hareket sağlar. Yukan doğru olan radyal hareket süspansiyonu yukarıya doğru taşır ve bu hareket önce aşağıya doğru olup belirli bir mesafede aşağıya olan hareket kesilir ve yukan doğru yönelir. Çift anafor hareketi diğer hareketlerin üzerine eklenmiş olup siklon işleminde bir etkisizlik kaynağıdır (Rydholm 1965, Casey 1961, Rosselet 1972). Siklonlarda dairesel hareket yanında yan hareketlerde mevcuttur. Temizleyicilerde verimin büyük kısmı en çok bu yan hareketlere dayanmakladır. Ana hamur akımı pisliklerin temizleyicinin çeperine yönelmesini sağlar. Ancak, çeper pürüzlü İse ve düz olamayan yüze^ ise hamurun düzgün akışı bozulmakta ve pislikler hamurun içine doğru yönelmektedir. Yan akışlar temizleyicinin çalışmasını bozucu etki yaparak verimi düşürmektedir. Ana ilke temizleyicinin çeperine itilen bütün pisliklerin bu yönde hareketini, liflerin ise ters yönde hareket etmelerini sağlamaktır.
Bir hidroslklonda; çevresel bölge, serbest vortex bölgesi, merkezi çekirdek, koninin tepe bölgesi ve siklonun besteme bölgesi olmak üzere beş bölge düşünülebllir(Rosselet 1972).
Çevresel bölgenin dış sınırı siklonun duvarlan olup kalınlığı siklonun çapına, başlangıç hızına, sıvının viskozitesine, koninin tepe 'açısına vs
siklon duvarlarının kayganlık durumuna bağlıdır. Bu bölgede bol miktarda pislik bulunmakta olup aük deliği tarafından boşalhlır. Merkezi hız aşağıya doğru azalır.
Serbest vortex bölgesi orta kısımda yer alıp süspansiyondaki parçacıkların ayrılmasında ilk seçimi belirler ve temizlemede rolü çok önemlidir. Merkezi çekirdek İse dönen bir kah cisim gibi hareket eder. Bu bölgede yükselen merkezi hız r yarıçapı ile azalır ve radyal hız pratik olarak sıfır olur. Eğer, çıkış deliği yüksek olan karşı basıncı kaldıramaz ise merkezi çekirdekte bir gaz kolonu oluşabilir ve santrifüj kuvvetinin etkisiyle sıvı kısım çevreye doğru itilir. Bu sakıncayı gidermek için atik çıkış deliğine hafif bir deprtesyon uygulanmalıdır.
Koninin tepe bölgesinde; daha önceki üç bölge karşılaşırlar, burada akım çok karmaşıktır. Merkezi hızlann ters dönmesi bu bölgede oluşur. Siklonun beslenme bölgesinden giren akım sürtünme ile frenlenir. Bunun sonucunda oluşan radyal akım duvarlann yakınında aşağıya doğru hareketlerin ve kısa devreli akımlann doğmasına neden olur. Bu kısa devreli akımlar toplam debinin VolSlne kadar çıkabilir. Bunu önlemek için de besleme girişi mümkün olduğu kadar üst duvara yakın tutulmalı ve üst duvar da mümkün olduğunca kaygan olmalıdır. Siklon cidarları mümkün olduğu kadar kaygan olmalıdır.
5.3.5.1. Siklon Temizleyici Tipleri
Kağıt endüstrisinde yaygın şekilde 3 değişik tip santrifüjlü temizleyici kullanılır. Yoğunluğu 1 g/cm3'den daha fazla olan cisimlerin aynlması amacıyla kullanılan temizleyiciler klasik hldrosiklonlar olarak kabul edilmekte ve ön temizleyici ismi ile anılmaktadır. Bugün için kağıt endüstrisinde kullanılan santrifüjlü temizleyicilerin büyük çoğuniuğu bu özelliktedir. Çünkü, bu tür temizleyiciler her tür kağıt hamurunun temizlenmesine uygundur. Yoğunluğu 1 g/cm3'den düşük olan cisimlerin ayrılmasında ters akımiı ve kesintisiz akışa sahip temizleyiciler kullanılır. Ters akımlı temizleyiciler yaygın olarak abk kağıtlann yeniden değerlendirilerek kullanıma sunulduğu fabrikalarda tercih edilir. Bu uygulama özellikle 1980 ile 19901ann ortalarında hızla yaygıntaşmışbr. Aşağıda Şekil 5.34'de bu 3 tür siklon temizleyiciye ait konsantrasyonlar, basınç düşmesi, temizlenecek hamur giriş ve temiz hamur çıkış birimleri verilmiştir.
5.3.5.1.1. Ön Temizleyiciler: Bu temizleyiciler kağıt endüstrisinde geleneksel olarak kullanılan hldrosiklonlar olup yoğunluğu 1 g/cm3'den büyük olan kirlerin ayrılmasında etkilidir. Bu kirler, vida somunu, eiek parçası, taş ve kurşun parçalan olabilmektedir. Bunlardan başka, kum, kabuk ve cam parçası gibi aşındıncı maddelerde olabilmektedir. Çalışma koşullan uygun şeklide ayarlandığında bu kirlerin
266
özellikleri verilm»ştir(Blıss 1992).
Temiz hamur TERSAHHU Atıklar ÖN TEMİZLEYİCİ " j ™ " ' TEMİZLEYİCİ 1
İNCE TEMİZLEYİCİ
Besleme % 0 . 6
Basınç düzmesi 20-30 psl
Besleme % 1 . 0
Basınç dösmesl 20-40 psl
A t ı k l a r
Ataklar V (Kir vo kum)'
Ajoı 5* Konsantrasyon * » Uf u *
özellikleri.
Siklon çapı Siklon yüksekliği Besleme kons. Ahk sistemi Atık oranı
Uzaklaştınlan kirlerin tipi boyutu
Yüksek yoğunluklu temiz
Orta Yoğunluklu temiz.
ve
Güç tüketimi Temizlediği hamur türü
250-1200 mm 2.4-6.1 m. %2-5 El veya otomatik Giren kablann o/ollnden az Metal, cam, somun, büyük taş parçası
0.2-0.4 kvV/t/gün Tüm hamur Hırlpri
200-650 mm 2.4-6.1 m %l-3 El veya otomatik Giren kablann »Alinden az Boyutu 100 meshe kadar olan kum, kabuk, cam ve diğer kirler 0.4-0.8 kW/t/gün Topak hall,ndeW hamurlar hariç
Jlğerien____
75-300 mm 0.6-2.4 m %0.5-1.5 Sürekli ahk akıştı %10-30
Aşındına kirler, mürekkep parç., kabuk, kıymık vs.
1.2-3.3 kVVA/gün Beyaz ve baskı Kini hamurlar
267
5.3,5.1.1.1. Yüksek Yoğunluklu Temizleyiciler: Genel olarak siklon temizleyicinin çapı büyüdükçe daha yüksek konsantrasyonda çalışbnlıriar. Bazı durumda çalışma konsantrasyonu %4-5'e hatta daha büyükte olabilmektedir. Bu durumda siklon temizleyici, ağır kirlerin büyük parçalarını ayırabilir. Bu nedenle ön temizleme yapan siklon temizleyicilerin bu tipinin aşağıya doğru akımın son uçunda bir çift açılıp kapanan vana vardır. Bu vana sayesinde ağır kirlerin büyük yığınlarını toplamakta ve periyodik olarak bu kirleri sistem dışına boşaltmaktadır. Boşaltma periyodu aralığı 10 dakika İle 24 saat arasında değişmektedir. Bu süre farklılığı çöken kirlerin özelliğine bağlı olarak değişmektedir.
Genel olarak yüksek konsantrasyonlu temizleyiciler, kaba, ağır kirlerin sebep olduğu mekanik anzalardan taşıma sistemini korumak İçin kullanılır. Bu temizleyicilerin yaygın kullanım yerleri aşağıda özetlenmiştir.
1. Eleme veya dövme İşleminden önce hamur fabrikalannda, 2. Yine eleme veya dövme işleminden önce abk kağıtlann geri
kazanılmasında, 3. Rafinör bıçaklarını korumak için kağıt makinesi stok hazırlama
sisteminden önce, 4. Döküntülerin ilfiendirilmesinden önce,
5.3.5.1.1.2. Orta Yoğunlukta Temizleyiciler: Eğer, kesintili boşaltmaya sahip bir siklon temizleyici %1.5-2.0 ve daha düşük konsantrasyonda İşletilirse aşındıncı kum, cam, ve hatta alüminyum folye gibi maddelerin çoğunluğunun aynlması mümkündür. Bu sistemde yüksek konsantrasyonlu ön siklon temizleyiciler gibi boşaltma sisteminin üzerinde boşaltmayı kontrol eden bir adet çiftli vana sistemi buluna bildiği gibi bu sistem elle de kontrol edilebilmektedir. Orta yoğunlukta çalışan siklon temizleyiciler genellikle aşındıncılan ayırmak için kullanılmasına rağmen kum ve diğer aşındıncılann bulunduğu hamur fabrikası, abk kağıtların geri kazanılması sistemlerinde kullanılır.
5.3.5.1.1.3. İnce-Ön Temizleyiciler: Bu siklon temizleyicilerin çaplan 75-300 mm arasında olup çok düşük örneğin %1 ve daha düşük konsantrasyonda işletilirler. Daha önceki siklon temizleyicilerin aksine abk akışı kesintili değil süreklidir. Bu özellikteki bir temizleyici, sadece aşındıncı maddeleri ayırmakla kalmaz aynı zamanda büyük mürekkep parçacıkian, bazı ağır yapışkan maddeler, kıymık ve diğer görünür kirleri de ayırabilmektedir. İnce-ön siklon temizleyicilerin çok farklı kullanım alanları vardır. Bunlar aşağıda özetlenmiştir.
• Kabuk, kum ve kıymıklan ayırmak için hamur fabrikalannda, • Taş parçacıkları, kum parçacıkian, kıymık gibi oluşumlan ayırmak
için mekanik hamur fabrikalannda, • Hamur kasasından önce ıslak sonda aşındıncılık yaratabilecek
kirlerin aynlmasında kağıt fabrikalarında, • Mürekkep küreclklerini, kalınb aşındıncılan ve diğer kirleri
ayırmak için mürekkep giderme fabrikalannda, • Kalınb kum ve taş parçacıkian ayırmak ve görünümü İyileştirmek
İçin diğer atık kağıt geri kazanma sistemlerinde kullanılabilir.
5.3.5.1.2. Ters Akımiı Siklon Temizleyici: 1960-197011 yıllarda kağıt yapısı içersinde plastik, polistiren, yapışbncı ve wax gibi maddelerin miktarları artmıştır. Bu nedenle de bütün dikkat bu hem ağır hem de hafif kirleticileri abk kağıttan uzaklaşbrabilecek siklon temizleyici dizaynına çevrilmiştir. Ters etkili bir siklon temizleyicide uygun hamurun çıkışı siklonun alt kısmından yapılmaktadır. Ters etkili olarak işletilen bir siklon temizleyici aynı çapa sahip ön siklon temizleyiciden daha büyük bir alt gkış açıklığına sahiptir. Ters etkili siklon temizleyicilerde kabul edilen hamur miktarı besleme konsantrasyonundan daha yüksek, ahk konsantrasyonu ise daha düşüktür. Ters etkili siklon temizleyiciler basınçlı elekleri İzleyen, dövme odasına kurulurlar. Ters etkili siklon temizleyicilerde çok yüksek hidrolik atık oranı nedeniyle çok kademeli temizleme sistemi kurulması gerekmektedir. Normai olarak böyle bir sistemde geri kazanılabilir lif ve sudan hızlı çökelen kirleticileri ayırmak için üçüncü veya dördüncü kademe abk akınb sistemine kısa süreli bir çökeltme yapan tank yerleştirilir. Ancak,ince temizleme yapan siklon temizleyicilerin sisteme kablması ile ters etkili siklon temizleyicilerin kullanımı azalmıştır.
5.3.5.1.3. İnce Temizleme Yapan Siklon Temizleyiciler: Şekil 5.34'de görüldüğü üzere, bu düzenlemede hem temiz hamur çıkışı hem de abkların çıkışı siklonun alt kısmından yapılmakladır. Bu temizleyicilerdeki basınç düşmesi ters etkili siklon temlzleyicilerle{;20-40 psl) karşılaştırıldığında 10-15 psl düzeyinde kalmakta olup oldukça düşüktür. Aynı zamanda bu temizleyicilerin abk oranı da oldukça düşüktür. Bu oran ters etkili temizleyicilerde %40-55 arasında iken ince temizleme yapan siklonlarda yaklaşık %10 kadardır. Düşük atık oranı ve düşük basınç düşmesi nedeniyle ters etkili temizleyicilere göre ince temizleme yapan siklon temizleyiciler çok daha düşük enerji tüketimi ile çalışırlar, ince temizleme yapan sistemjer düşük serbestliğe sahip hamurlarla hafif dolgulu hamurlar için uygun temizleyicilerdir. Bu tür hamurlar ters etkili sistemlerde temizlendiğinde fazla abk oranı ile çalışılırken ince temizleme yapan sistemlerde atık oranı oldukça düşmektedir. Daha önce vurgulandığı üzere bu temizleyicilerde düşük abk oranı ve düşük basınç düşmesi ile çalışıldığı için bazı olumsuzluklar ortaya çıkmaktadır. Bunlar;
• Çok küçük boyutlu kirler için temizleme etkinliği düşüktür. • Eşit çaplı temizleyiciler dikkate alındığında zayıf olarak elenmiş
hamurda daha büyük tıkanma eğilimi görülür.
• Ters etkili temizleyicilere göre daha düşük temiz hamur konsantrasyonu elde edilir.
5.3.5.2. Siklon İşleminde Değişkenler
Bir siklon temizleyicide kirletici maddelerin aynlması üzerine temelde iki faktör etki etmektedir. Bunlar, siklon temizleyicinin dizaynına bağlı değişkenler ile sistemin çalıştırılması ile ilgili değişkenlerdir. Bunlar içersinde; siklon temizleyicinin iç çapı, siklonun uzunluğu, koniktik açısı, hamur giriş kısmının çapı, siklon temizleyicinin İç yüzey temizliği gibi değişkenler siklon temizleyicinin dizaynına bağlı değişkenlerdir. Oysa, yukandan aşağıya, aşağıdan yukarıya doğru olan akımın çapı, abk oranı, çalışma sıcaklığı, basınç düşmesi ve besleme konsantrasyonu gibi değişkenler de sistemin işletilmesi ile İlgili değişkenlerdir(Bllss 1992). Aşağıda önemli görülen değişkenlere ait açıklamalara yer verilmiştir.
a. Koninin geniş kısmının çapı
Siklon temizleyicileri sınıflandırmada kullanılan kriter koninin geniş kısmının çapıdır. Bu çap 5.08-30.48 cm arasında değişir. Siklon çapı; ' hamurun cinsine, serbestlik derecesine, İstenen temizlik derecesine ve kirlerin özelliğine bağlıdır. Küçük çaplı siklonların temizleme etkililiği yüksek olup İnce pislikleri temizler. Ancak, fazlara dövülmüş hamurlarda kirlerle birlikte temiz lif kaybı da fazla olur. İnce çaplı siklon temizleyici bataryası normal elemeyi tamamlayıcı olarak kullanılır. Ağartılmış hamurlarda ağartmadan sonra ve kağıt makinesinden hemen önce temizleme yapılır. Büyük çaplı siklonlar ise kaba pisliklerin temizlenmesinde kullanılır. Bir siklonun oluşturduğu koninin tepe açısı 4 - . 10° arasında değişir. Temizlenmesi zor olan pisliklerde daha uzun ve küçük çaplı siklonlar kullanılmalıdır. Siklonlar genellikle ağartılmamış hamurlann İkinci temizlenmesinde eteklerden sonra kullanılır.
Siklon temizleyicilerin kapasiteleri nispeten düşük olduğundan genellikle bataryalar halinde düzenlenir. Eğer; debi stabil, giriş ve çıkış basına iyi ayarlanmış, giriş basına düzenli ve siklonlann bütünü düzenli bir rejim altında tutulursa siklonlar iyi çalışan aletlerdir. Kabul edilen hamur bir boruda toplanarak oradan alınır. Küçük siklon kullandıkça siklon sayısı da artar.
Siklonlar dolgu maddesi İçeren hamurun dolgusunun bir kısmını da ayırdığından dolgu bulunan hamurlann temizlenmesi sakıncalıdır. Tİ0 2
kullanılması halinde bu oran önemsizdir; fakat, kaolin İçeren hamurlarda bu oran Tablo 5.8'de görüldüğü gibi siklon çapı azaldıkça artmaktadır (Casey 1961).
270
Tablo 5.8. Siklon temizleyicilerde kaolin kaybı (Casey 1961).
Temizleyici çapı % Kayıp cm. İnce Kaba
kaolin kaolin 12 1 3
6 4 6 3 20 40
Kayıbın az olduğu hallerde dolgu maddeleri temizleyicilerden önce hamura katılabilir. Kaolenin kayıp nedeni yoğunluğunun liflerden fazla olması ve hegzagonal şekilde olmasıdır.
b. Koninin çap oranındaki değişme
Kemiklik açısı küçük siklonlarda 5-10°, büyük siklonlarda 15° dolayındadır. Kirlerin atıldığı deliğin çapı çalışma koşullarına göre değişmekte olup özellikle ablacak pislik miktanna bağlıdır. Temiz hamurun çıkış ağzı geniş olduğundan abk ağzından olan akış düzgün bir püskürtme şeklindedir. Abk ağzı küçültülürse püskürtmenin kesikli olduğu bir noktaya varılır ve daha sonra da bkanma olur. Abk çıkış ağzı 7.62 cm.llk siklonda 5 mm., 15.24 cm.lik siklonda ise 10 mm. olduğu zaman püskürtmede kesiklik başlar ve bu noktada temizleme verimi kaybolur. Düzgün püskürmenin meydana geldiği nokta en az abk akışı olarak düşünülebilir. Bu anda abk akışı giriş akışının %4'ü kadardır. Bu noktadan sonra abk çıkış ağzı genişletilecek olursa akış çapının karesi ile doğru orantılı olarak abk kısmı da artar. Eğer, pislikler çeşitli parçacıklardan oluşuyorsa verimin %80-90 dolayında düşük olması normaldir. Normal olarak abk oranı arttıkça temizleme verimi de artar. Bu nedenle abk ağzının büyütülmesi ile temizleme etkililiği de artmaktadır. Aynı zamanda temizleme etkililiğine bağlı olarak ablan temiz lif miktarı da artar. Ters temizleme işleminde abk ağzının çapı daha da büyüktür. Abk ağzının çapı genellikle silindirik kısmın çapının 1/20'sl veya hamurun çıkış deliğinin 1/2'si İle 1/4'ü arasındadır. Bu açıklık hamurdan istenen temizlik derecesine ve temiz hamur çıkışının basmana bağlıdır. A giriş deliği 7.62 cm.lik siklonlarda 0.476 cm., 15.24 cm.lik siklonlarda İse 0.952 cm.dir.
G. Konsantrasyon
Siklonun çalışmasında konsantrasyon önemli bir etkendir. Yüksek konsantrasyonlu siklonlarda kaba temizleme için konsantrasyon %2.5-5.5 arasında değişir. Bu siklonlar daha ziyade dövmeden ve düğüm açmadan önce kaba metal ve kum parçalannı ayırmak için kullanılır. Bu aletler eğer debi stabil, giriş ve çıkış basınçları iyi ayarlanmış ve su basına çok stabil İse memnuniyet verici şekilde çalışır. Bunlarda giriş basına 2 bar, çıkış basına 0.5 bar olup basınç farkı 1.5 bardır.
271
Düşük konsantrasyonlu temizleme kağıt makinesinden önce yerçekimi etkisiyle ayrılması güç ve yoğunluk farkı liflerden az olan kabuk, düğüm ve pastiller gibi hafif pislikler ile diğer ağır kirleticileri temizlemek için yapılır. Temizlemede siklon temizleyiciler üç veya daha fazla kademeler halinde monte edilir. Şekli 5.35'de üç kademeli bir siklon montaj şeması verilmiştlr(Vl!ars 1978). Burada birinci kademenin temiz hamuru hamur kasasına, ikinci kademenin temiz hamuru tekrar birinci kademeye, üçüncü kademenin temiz hamuru ise birinci kademenin abğı ile birlikte tekrar İkinci kademeye verilmektedir. Birinci kademenin abğı ikinci kademeye, ikinci kademenin abğı üçüncü kademeye ve üçüncü kademenin abğı ise lağıma gönderilmektedir,
Her aletin abk miktarı %5-10 dolayındadır. Vorject tipi temizleyicilerde abk miktannı ayarlamak mümkündür. Eğer, konsantrasyon düşük İse hafif pislikler küçük çaplı siklonlarda daha iyi ayrılır. Örnek olarak üç kademeli bir sistemde konsantrasyon ve debi miktarları aşağıdaki gibi olablllr(Vilars 1978). Son kademede kayıpları sınırlamak için dinamik bir elek bulunur, burada su basıncı kesin olarak sabit tutulmalıdır ve bu basınç siklonların çıkış basınçlarının 2-3 kabdır.
Konsantrasyon Her siklonun debisi 1. Kademe 5-10 g/l. 22 l/san. 2. Kademe 4-6 g/İ. 10 l/san. 3. Kademe 3-5 g/l. 10 l/san.
Düşük konsantrasyonlu temizleyicilerde giriş basıncı 2.5-3 bar, çıkış basıncı ise 0.5 bar olup hiçbir zaman 0.35 bann albna düşmemelidir. Aksi halde koninin alt tarafından hava emme tehlikesi vardır. Aynı basınç farkı için abk kısım çıkış basıncının karesiyle orantılı olarak değişir. Bu siklonlarda ortalama konsantrasyon %0.5-0.7 arasındadır, %1' in üzerindeki konsantrasyonlarda temizleme etkililiği hızla düşer. %0.8 konsantrasyonun albnda İse pompalama masraflan yüksektir.
d. Basınç
Basınç artbkça ayırma daha etkili olur. Giriş ve çıkış basınç farkı yüksek konsantrasyonlu temizlemede 1.5 bar(giriş 2 bar, çıkış 0.5 bar) dır. Düşük konsantrasyonlu temizlemede İse giriş basıncı 2.5-3 bar, çıkış basıncı 0.5 bardır. Bu basıncı elde etmek için harcanan gerekli güç masrafın önemli bir kısmını oluşturur. 3.5 barın üzerinde güç gereksinimi verim ve temizleme etkililiği ile oranbsız olarak artar, bunun aksine 3 bann albnda İse ayırma etkililiği hızla düşer(Vilars 1978, Casey 1961). Siklon temizleyicilerin uygun şekilde çalışabilmesi İçin iyi halde tutulmaları, iç yüzeylerinin çok kaygan olması ve siklonların dalma dolu olarak çalıştınlması gereklidir.
e. Siklon temizleyicilerde lif kaybı ve çok kademeli temizleme düzenleri
Siklon temizleyicilerde lif kaybı aşağıdaki etkenlere bağlıdır. • Yüklenen hamur miktanna, • Konsantrasyonun artma durumuna, • Ablan kısmın yeniden temizlenme sayısına.
Elemede olduğu gibi siklon temizlemede de amaç en az Uf kaybı ile en temiz hamurun elde edilmesidir. Tek bir temizleyici ile uygun bir temizleme yapılabilir; fşkat, lif kaybı %10-15 dolayında olacakbr. Bu miktar manbklı bir temizleme için yüksektir. Bu nedenle, siklon temizleyiciler genellikle üçlü veya beşli takımlar halinde çalışır ve ayrıca birçok gerûkazanma düzenleri bulunur. Genel olarak, çok kademeli temizlemenin kurallannı aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz.
1. Birinci kademede mümkün olan en yüksek oranda pisliği ayınp daha sonraki kademelere en azını bırakmak,
2. Birinci kademedeki temizleyici sayısını uygun bir miktarda tutmak ve böylece atılan kısmın oranını en azda tutmak,
3. Genel bir kural olarak bir siklon serisinde bir hamurun birden fazla geçmesi ekonomik değildir; çünkü, yeniden pompalama masrafı gerektirir.
Yukarıda da belirtildiği gibi ilk geçişte ablan İyi lif miktarı fazladır; bu nedenle, bu abklar ikinci veya üçüncü kademede yeniden temizlenmelidir. Şekil 5.35'de görüldüğü gibi birinci kademenin abklan İkinci kademede, ikinci kademenin abğı üçüncü kademede ve üçüncü kademenin temiz hamuru ise ikinci kademede yeniden temizlenmektedir. Siklon temizleyicilerin kapasiteleri nispeten düşük olduğu için takımlar halinde çalışmalan gereklidir. Birimler paralel olarak çalışıp her takım müşterek bir pompa tarafından beslenir. Kabul edilen hamur bir boruda toplanır ve oradan hamur kasasına sevk edilir. Çapı küçük siklon kullanıldığı oranda siklon sayısı da artar.
Normal uygulamada birinci kademede abk kısım %5-15 dolayındadır. Atık kısımlar kademeler arasında sulandınlır. Çünkü, daha önce de belirtildiği gibi konsantrasyon "/olln üzerine çıkarsa temizleme etkinliği düşer. İyi bir siklon işleminde lif kaybı %1 kadar az olmalıdır. Bazı durumda lif kaybı %0.25'in albna düşmelidir. Tablo 5.9'da değişik takım kombinasyonlannın temizleme etkililiği ve pompalama masraftan karşılaşbrılmışbr. Burada kir ayırım oranı birinci kademede %90 veya %75, ikinci kademede ise %75-60 olarak kabul edilmiştir. Bu sonuçlara erişmek için de abk kısmın birinci kademede %1Û, ikinci kademede %15, üçüncü kademede % 20, dördüncü kademede ise %25 olduğu varsayılmışbr(Rydholm 1965).
274
Tablo 5.9. Değişik kombinasyonlarda Vortex Cleanerlann etkinlik derecesi
Her kademedeki takım savısı Abk fif Temizleme Oransal
1. 2. 3. 4 . % oranı % pompalama
kademe kademe kademe kademe maliyeti
1 - - 10 90 62
1 1 , - - 1.64 88.9 75
1 ı 4 1 - 0.38 88.9 85
1 1 1 1 0.11 88.9 95
2 1 - - 1.82 97.0 135
2 1 i - 0.46 97.0 145
2 1 1 1 0.13 97.0 155
1 . - - 10 75.0 62
1 2 - - 1.87 71.8 90
1 2 1 - 0.44 71.6 100
1 2 1 1 0.13 71.2 110
2 2 - - 2.18 86.2 150
2 2 1 - 0.55 86.1 160
2 2 1 1 0.16 1 86.0 170
Tabloda görüldüğü gibi yeni kademelerin ilavesiyle abk kısım azalmakta; fakat, temizleme etkinliği fazlaca etkilenmemektedir. Birinci kademede iki takım kullanılması veya çift temizleme, temizleme oranını büyük ölçüde artırmakta; fakat, pompalama maliyeti fazlaca artmamaktadır. Fakat, kademe sayısı arttıkça pompalama masraftan da artmaktadır.
Bir diğer temizleyici tipi İse çan şeklinde kapalı bir sistem İçinde gruplar halinde birçok siklon içeren temizleyicidir. Bu sistem, çok derli toplu bir bütün oluşturur. Siklonlar küçük, santrifüj kuvveti büyük olduğu için çok etkilidir. Hamurun içine hava girmesini engeller ve az güç tüketir; buna karşılık, pahalı bir sistemdir. Hamur sisteme merkezden girer ve temizlenen hamur sağ taraftan alınır, abklar ise soldan boşaltılır.
5.4. KAĞIT MAKİNESİNE GELMEDEN ÖNCEKİ İŞLEMLER
5.4.1. HAMUR DEPOLARI
Seyreltmeden önce lif süspansiyonu %4-6 konsantrasyonda olup stok edilecek ve taşınacak hacim oldukça yüksektir. Bu 1 ton hamur için 17 ile 25 m3 su demektir. Fabrikasyonun cinsine göre bu hacim kağıt makinesine yaklaşbkça 70-500 m 3 'e kadar yükselir.
Dövme, boyama ve yapıştırma gibi İşlemlerdeki kusurları hızla düzeltmek, üretimi değiştirmek ve temizlik dolayısıyla makineden önce bulunan hamur deposu «ayısını azaltmak yönünde bir eğilim vardır.
275
Fakat, bunu sağlamak İçin ayarlama, dağıtım ve kanşürma sistemlerinin doğru ve hassas çalışması gerekir. Böylece, hamur depolarının tampon görevine gerek kalmaz.
Hamur depolan betondan yapılıp üzerleri kaygan seramik tipi kaplama ile örtülü olabileceği gibi genel olarak paslanmaz çelikten de yapılır. Yerleşmeleri düşey veya yatay olabilir. Her İki halde de hamurun homojenliğini sağlamak İçin bir pervane İle kanştarma yapılır, aksi halde hamur dibe çöker. Hamur seviyesi dereceli bir ölçek veya başka tip bir aygıtla ölçülebilir. Depolar iyi bir şekilde dizayn edilmezse hamur deponun belli yerlerinde toplanabilir. Bu da üretilen kağıtları etkileyebilir, dolgu maddeleri dibe çökebilir. Bu nedenle, sürekli kanştınlmaltdır. Şekil 5.36A'da yatay bir hamur deposu Şekil 5.36B'de ise Hones hamur deposu görülmektedir.
5.4.2. HAMURUN SULANDIRILMASI
Hamurun sulandınlması elekten süzülen suların yeniden kullanılmasıyla yapılır. En basit yöntem koyu hamurun sulandınlmak üzere bir emici pompanın besleme borusuna bağlanmasıdır Bu pompa, beyaz su tankında bulunur ve karışbrma pompası da denir. Hamur ve su tekneslndeki seviye sabit olmalıdır. Koyu hamurun debisi giyotin tipi bir vana yardımıyla ayarlanıp böylece kağıdın ortalama gramajı ayarlanır.
Modem fabrikalar arka arkaya iki üç sulandırma yaparlar ve değişik İşlemler sırasında optimum konsantrasyon elde edilir. Böylece; kullanılan aygıt sayısı azaldığı gibi pompalama masrafı da azaltılır.
Basit ayarlama sistemi, sık sık üretim değiştiren fabrikalar İçin önerllmektedir(Vilars 1978).
Şekil 5.36 A: Çift kanşünalı yatay hamur deposu, B: Jones hamur deposu.
5.4.3. KONSANTRASYON AYARLAYICILAR
Kağıdın gramajının düzenli olabilmesi için gerekil koşullardan birisi de konsantrasyon ayandır. Birçok konsantrasyon ayarlayıcı alet mevcut olup hemen hepsi viskozite farkı ilkesine göre çalışır. Yoğun hamurun kıvamlılığı fazla, seyreltlk hamurunki İse düşüktür. Bir detektör ile bir su vanasını otomatik olarak açıp kapayan bir düzenek yeterlidir. Vana viskoziteye bağlı olarak ve elde edilecek konsantrasyona göre açılır ve kapanır. Bu aletler %2-5 konsantrasyon arasında çalışırlar, %2'nln alfanda konsantrasyonunun viskozite üzerine etkisi zayıf olduğundan çalışma zorlaşır(Vilars 1978).
İlk önce 1928lerde geliştirilen konsantrasyon ayarlayıcı makaslama gücünün bir hassas eleman üzerine etkisinin konsantrasyona bağlı olarak değişmesi ilkesine dayanıyordu (Lundberg 1980).
Modern konsantrasyon ayarlayıcılar, genellikle makaslama gücü veya lif ağı yapısının sağlamlığının konsantrasyona bağlı olarak değişmesi ilkesine göre çalışmaktadır. Konsantrasyon ayarlayıcılar, duyarlı eleman taşıma sistemine monte edilmiş olup sabit veya döner olabilir.
Bütün konsantrasyon ayarlayıcılar indlrekt yöntemle ölçme yaparlar ve standart laboratuar yöntemlerine uygun olarak ayarlanmaian gerekir.
Makaslama kuvveti ilkesine göre çalışmada %0 ,8 - l konsantrasyona kadar ölçme yapılabilir. Bunun albnda hassasiyet azalmaktadır. Bu yöntem; lif uzunluğu, kimyasal veya mekanik hamur tipinden, dövme derecesinden, suyun sıcaklığından, dolgu miktarından ve pH'dan etkilenmektedir.
%1'in albndaki konsantrasyonlar İçin diğer yöntemler denenmiştir. Ultrasonik dalga, ışığın absorpsiyonu veya dağıblması gibi yöntemler başanyla uygulanabilmiştir. Ancak, bu yöntemler de %1-1.5 konsantrasyona kadar etkili olmakta bundan sonra ışık absorpsiyon ölçme yapılamayacak kadar yüksek olmakfedır. Optik ölçücüler bir arka ışık kaynağından yansıyan ışığa göre ölçerler. Ölçücü bir boru üzerine yerleştirilmiştir. Optik ölçücü yalnız hamurdan değil, ibreli, yapraklı, mekanik hamur ve dolgu maddelerinden de etkilenebilir. Sabit bıçaklı (stab'oner blade) ölçücü ucuz ve basit olup, %2-6 arasında konsantrasyonda çalışır ve en doğru sonucu vermektedir(Rolander 1991). i
Belli başlı konsantrasyon ayarlayıcılan şunlardır:
TRİMBEY: Hamur bir kuğu boynundan akar, üzerinde silindirlk
bir depo vardır. Eğer, hamur kıvamlılaşırsa akış yavaşlar ve depodaki seviye yükselir. Normal çalışma konsantrasyonu %3~4, doğruluk %1'dlr.
SALL-BRAMMER: Hamur bir kanalın üst kısmından sabit bir debi ile gelir, kanaldaki hamurun yüksekliği (SALİ), veya kanalın iki ucundaki seviye farkı (BRAMMER) hamur konsantrasyonu arttıkça artar.
VOTTH: Aynı prensibe göre çalışır.
DEBRO: Asılı bir elektrik motoru hamur içindeki paletleri hareket ettirir. Eger, hamur kıvamlı, İse bir kol borunun büzüne karşı yapışarak su vanası üzerine etki eder. Fakat, hamur yeterince seyrettik ise paletler daha az dirençle karşılaşır ve kol büzü açar. Oluşan depresyon ise vanayı kapabr.
ARCA de ZÜRÎK: Aynı ilkeye göre çalışır.
KALLE: Bir çark belli seviyede hamur İçine daldırılır ve bir su tribünü ile hareket ederken hamur kıvamlılaşbkça daha yavaş döner. Şekil 5.37'de kale ve trimbey konsantrasyon ayariayıalar görülmektedir.
OTIC FISHER: Hareket halindeki ağın akıma dikey olarak yerleştirilmiş bir yüzdürücü üzerine uyguladığı makaslama kuvvetinin ölçülmesiyle yapılır.
FOXBRO: 150 mm. çapında bir boru içine kenarlan akıma paralel bir lam yerleştirilmiştir.
—«EZD
" Ayar vanasına Seyreltme vanası Özerine etJI doğru dağıtım eden hava veya yüzdürücü alet
AyarianjıbJliı ' kuğu bbynı
samandı̂ p~| jN^^
ı Hamur \
türbin
hamur
Şekil 5.37. Kaile (a) ye Trimbey (b) konsantrasyon ayarlayıcılan.
278
5.4.4. DEBİ AYARLAYICILAR
Kağıt hamurunun konsantrasyonu dışında debisi de düzenli olarak ayarlanmalıdır. Debi ayarlayıcılann çalışma İlkeleri şunlardır:
Birinci İlke: Sabit seviyeli bir kasa, çıkış açıklığı sabit bir düzenek veya bölmeli bir tekerlekle donablmışbr. Açıklığın genişliği azaltılıp arbnlarak veya tekerlek yavaş ya da hızlı döndürülerek debi üzerinde oynanabIIIr(Voith, Trimbey).
İkinci İlke: Hamur serbest olarak açık ve dikdörtgen şeklinde bir baraj üzerinden boşalır. Barajın akımın geliş tarafındaki yüksekliği 100 mm. daha fazla olmalıdır. Hava üfleyen bir düzenek kontrol vanasının açılıp kapanmasını sağlar(Kalle).
Üçüncü İlke: Hamurun akımı bir debimebe İle donablmış ve genellikle giyotin tipi bir vana yardımıyla ayarlanır. Boru üzerinde akım geçiren bir sargı vardır, bu akım manyetik alan oluşturur ve hamur bu manyetik alanın İçinden geçerken gerilim debi ile oranblıdır. Bu gerilim ölçülerek yükseltildikten sonra elektro vanayı konbol eder( Vilars 1978 ).
5.4.5. DOLGU ve KATKI MADDELERİNİN HAMURA KARIŞTIRILMASI
Eskiden beyaz su, hamur, dolgu maddeleri, boyar maddeler ve yapışbrma maddeleri, şap hollander içinde, dövmeden sonra kanşbnlırdı. Daha sonra, pulperlerde kanşbnlmaya başlanmışbr. Daha önce de belirtildiği gibi dolgu maddelerinin dövmeden önce kablması dlskli ve konik rafinörlerin çalışması sırasında hem kötü etki yaparlar hem de enerji tüketimine neden olurlar.
Son zamanlarda İse kanşbrma, kanşhrma teknelerinde yapılmaktadır. Kanşbrma sürekli veya yan sürekli yapılabilir. Yan sürekli yöntemde İki adet kanşbrma teknesinden biri boşalırken diğeri dolar. Önce değişik hamurlar doldurulur, sonra mümkün ise sıvı halde dolgu maddesi ilave edilir, daha sonra boyar madde ve tutkal kablır, 20 dakikalık bir karışbrmadan sonra da şap kablır. Sürekli yöntemde İse kanşhrma tekneleri ortadan kaldınlmış olup kanşbrma borular içinde yapılır. Sürekli yöntemin avantajı devrenin kısa olması nedeniyle kolayca üretim değiştirebllmesidlr; ancak, konbol otomatik olmalıdır.
5.4.6. HAMUR HAVASININ ALINMASI
Lif süspansiyonu hemen her zaman hava İçerir, bu havanın miktan az veya çok olabilir. Hamur içindeki hava hamurun kendisinden veya
279
beyaz sudan kaynaklandığı gibi bazen de kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşan gazlardan ileri gelebilir. Hamurda bulunan hava çeşitli şekillerde bulunabilir:
1. Serbest Hava : Serbest kabarcıklar halinde bulunabilir. Yüzeyde köpük oluşmasına neden olur ve bu köpükler zift, pigment ve ince partiküllerin hamur deposu ile hamur kasasında yüzeye çıkmasına neden olurlar. Bu birikintiler ve hava kağıdın kopmasına ve kağıtta oyuk ve lekelere neden olurlar.
2. Bağlı Hava: Küçük kabarcıklar halinde liflere bağlı olan havadır. Kağıt makinesinin hamur kasasında liflerin kümelenmesine neden olur ve oluşan kümelerin dağıblması güçtür. Havanın liflere bağlanmasına, muhtemelen hava-su-lif arasındaki yüzeylerararası gerilim neden olmaktadır. Bağlı hava lif tabakası içindeki gözenekleri bkayarak kağıdın oluşumu sırasında drenajı geciktirir. Kağıt daha geçirgen ve daha az yoğun olur.
3. Çözünmüş Hava ve Gazlar: Eğer, suda çözünmüş halde kalırlarsa bir sorun yaratmaz. Vakum uygulanması halinde ve sıcaklık artarsa yüzeye çıkabilir.
Su düşüşleri havayı sürükler, yüzey aktif maddeler ve dolgu maddeleri havanın dağılmasına neden oiur. Kolofan, nişasta, dağıtıcı maddeler v.s. hamur içindeki hava için stabilizator gibi etki edebilirler. Dolayısıyla, hamur ve beyaz suyun şelale gibi düşüşlerinden kaçınmalıdır.
Hamurun havasını almak için vakum uygulanır veya köpük söndürücüler kullanılır. Siklon temizleyiciler üzerinde kullanılması tavsiye edilen hava alıcıların etkisi sınırlıdır. Buna karşılık " Peculator M tatmin edici sonuç verir; fakat, bazı sorunlar olabilir. Deculatörlerde seyreitik lif süspansiyonu yüksek vakum albnda bir kapalı kazan içine alınır. Basınç mlktan süspansiyonun kaynama noktasına eşdeğer doygunluk basmana yakındır.
Deculator İçinde hamur belirli bir düzeyde bulunur ve vakum üst taraftan uygulanır. Son zamanlarda, deculator siklon temizleyicilerle birlikte temizlenen hamurun havasını almak İçin kullanılmaktadır. Modern uygulamada hamurun havası alındıktan sonra hamur kasasından önce basınçlı elekler kullanılarak hamur içine hava girmesi engellenir Şekil 5.38'de Deculator sisteminin gelişme kademeleri verilmiştir(lngraham et al. 1970).
Şekil 5.38. Deculator sisteminin gelişme kademeleri. 1) Yetersiz hava giderme, a. Boşluk, b. Hamur, c. Kaynama. 2) İyileştirilmiş hava giderme, a. Boşluk, b. Hamur, d. Kaynama ve püskürme. 3) Tam hava giderme, a. Boşluk, b. Hamur, e. Kaynama, püskürme ve projeksiyon. 4) Tam hava giderme ve tam konbol-stabilite, a. Boşluk, b. Hamur, f. Kaynama, püskürme, projeksiyon ve konbol.
Havanın hamurdan alınmasının faydalan şunlardır:
1. Sonsuz elek üzerinde drenajı ve dolayısıyla kağıt formasyonunu iyileştirir. Köpükleri yok eder.
2. Kağıdın temiz olmasını ve küçük toplu iğne başı şeklinde çukuriann oluşmasını engeller. *v
G e n e l l i k i ? ^ ? ? ? " 3 ' ' 1 3 ? ? * h a W a m l l t o l % < M - 5 « = " * değişir.
f
BÖLÜM VI
6. LİF KÜMELENMESİ
Kağıt oluşumunu etkileyen en önemli faktörlerden birisi de liflerin su İçindeki dağılım durumudur. Eğer, bireysel lifler birbirlerinden iyi aynlır ve süspansiyon İçinde homojen olarak dağılırsa iyi ve düzenli bir kağıt oluşumu sağlanabilir Buna karşın, eğer lifler kümelenir ve bir araya toplanırsa kağıt içindeki lif dağılımı kötü olacakbr. Herhangi bir kağıdı ışığa karşı tuttuğumuzda liflerin belirli yerlerde kümelendiği, bazı noktalann daha fazla ışık geçirdiğini görürüz. Buna bulutluluk diyoruz. Eğer, kağıt yapımından önce süspansiyonda kümelenme fazla İse bulutluluk daha da çok olacakbr. Lifler süspansiyonda iyi dağıblmış ise oldukça düzenli bir görünüm verecektir.
Kağıtçının önemli görevlerinden birisi de kağıt formasyonundan önce kümelenmeyi önleyerek düzenli bir kağıt formasyonu sağlamakbr. İyi bir formasyon aynı zamanda sağlam bir kağıt demektir. Çünkü, kağıt en zayıf olduğu noktadan kopacakbr. İyi bir formasyon için hamur kasasında lif dağılımının homojen olması gerekir. Uygulamada lifleri bireysel lifler halinde ayırmak zor değildir. Fakat, onlan kağıt oluşuncaya kadar düzenli bir dağılımda tutmak zordur. Damıbk su içinde bile linters lifleri birkaç dakika içinde kümelenecektir. Bu nedenle, lifleri dağınık tutmak için belirli bir anafor ve türbülans gereklidir.
liflerin kümelenmesini etkileyen birçok etken vardır. Bunlar aşağıdaki şekilde gruplandırıtabllir.
1. Liflerin kendi özellikleri, içerdikleri kimyasal gruplann sayısı ve özelliği.
2. Sıvıya ait değişkenler; ortamın kıvamlılığı, anafor mlktan, makaslama mlktan ve süre.
3. Kağıt hamurunun konsanbasyonu. 4. Dolgu maddelerinin bulunup bulunmaması
Kümelenme bazı durumlarda İstenir. Örneğin, beyaz sudan geri kazanılması istenirse kümelenme süzülmeyl ve dekantasyonu (çökelme) kolaylaşbnr. Diğer taraftan; kümelenme dolgu, katkı maddeleri ve kınnb liflerin tutunmasını artırır. Ancak, burada tutunma İle kağıt formasyonu uyuşmayan iki İşlem olduğundan kümelenmenin küçük ölçekli (mlcroflocculation) tutulması hem tutunmayı artınr hem de formasyonu bozmaz. Kümelenme İle kırıntı liflerin daha büyük liflere yapışması ve tutunması artar. Bu, özellikle kınnb lifleri çok olan mekanik hamur İçin önemlidlr(Eroğlu 1979).
282
6.1. SÜSPANSİYON ÖZELLİKLERİNİN KÜMELENMEYE
ETKİSİ
Kümelenme iyi bilinen kolloldal olaylara dayanarak açıklanabilir. Kolloidal maddelerin kümelenmelerini etkileyen bazı ortak etkenler vardır. Bunlann etkisi olumlu ya da olumsuz yönden olabilir. Kağıt hamuru süspansiyonu davranış yönünden kolloldal süspansiyonlara çok benzer. Uf süspansiyonu içinde lifler iki güç yardımıyla değişmez halde tutulurlar.
a. Şekil 4.43'de görüldüğü üzere, elektrokinetik potansiyel veya potansiyel zeta kolloldal olaylarda en önemli rolü oynar. Bu konu daha önce kuşe kağıt yapımı konusunda aynnblı olarak anlatılmıştır,
b. Absorbe edilmiş su molekülleri tabakasıyla su molekülleri absorbe olduktan yüzeye eksi yük kazandınrlar ve eksi yüklü elektrokinetik potansiyel lifleri dağınık halde tutar. Yani, potansiyel zeta yüksek eksi değere sahip olur. Bu koşullarda İyi dövülmüş hamur daha fazla su emeceğinden daha az kümelenmesi beklenir. Ancak, iyi dövülmüş hamur yavaş süzüldüğünden kümelenme İçin yeterli zaman vardır. Liflerin mekanik olarak sanlmalan da kümelenmede etkili olabilir, sarılma dövülmüş liflerde daha fazladır.
Bazı lifler doğal olarak diğerlerinden daha kolay dağılır. Örneğin, kısa lifler uzun liflerden daha İyi dağılır ve bu nedenle kümelenme yapraklı ağaç hamuru, alfa otu hamuru ve mekanik odun hamurunda pek sorun yaratmaz. Buna karşın; pamuk, keten, manila kendiri, rami ve İbreli hamurtannda kümelenme nispeten önemli bir sorundur. Uzun lifli hamurlar genellikle kağıt oluşumunu düzeltmek İçin dövmenin son aşamasında jordanlardan geçirilerek lif kesilmesine uğratılır.
Hemlselülozu yüksek lifler drenaj süresini artırmalarına rağmen daha az kümelenirler; dolayısıyla, saman hamurunda formasyon daha düzgündür. Ağartılmış hamurlar ağarblmamışlardan daha az kümelenirler; bunun nedeni, kümelenmeye karşı meyillerinin farklı o!masıdır(Casey 1961).
Beasley kümelenme meyline göre hamurlan azalan oranda şu şeklide sıralamaktadır: Ağartılmış kraft, ağartılmamış sülftt, ağartılmış sülflt, mekanik odun hamuru. De Roos azalan kümelenme oranını da şöyle sıralamaktadır. Linters, ladin hamuru, saman hamuru (Casey 1961).
Yüksek konsantrasyonda llf-lif çarpışma sayısı arttığından kümelenme de artar. Kolofan, jelatinlmsl bağlayıcılar, artan hldratlanma, havanın mevcudiyeti, lif uzunluğunun artması, düşük ve yüksek pH kümelenmeyi artınr. Dağılmayı sağlayan koşullar İse düşük
283
konsantrasyon, jelatinimsl olmayan dolgu maddeleri, kanştırma ve liflerin ağarblmasıdır.
6. 2. SÜRENİN KÜMELENMEYE ETKİSİ
Süre kümelenmede çok önemli bir etkendir; çünkü, yeterli süre verilirse her çeşit kağıt hamuru kümelenebilir. Laboratuar denemelerinde süre etkeni değişmez tutulmalıdır. Ya da belirli derecedeki kümelenme İçin gerekli süre ölçü alınmalıdır. Süre kümelenmede asıl etken olup drenaj oranını etkiler; çünkü, kümelenme sırasında sürenin artırılması diğer faktörlerin etkisini gölgeler.
Kümelenmenin kağıt formasyonuna etkisi bir ölçüde kağıdın birim ağırlığına bağlıdır. Bu da dolaylı olarak kümelenme İçin uygun süreyi etkiler. Özellikle kağıdın üst veya keçe tarafındaki liflerin dağılımı için bu önemli olup bu taraftaki lifler suyu en son olarak verdiklerinden kümelenme için yeterli süreyi bulurlar. Bu etken özellikle kartonlarda oldukça önemlidir. Düzeltme(dandy) silindirinin kullanılmasının bir nedeni de bu etkiyi azaltmakbr.
6. 3. MAKASLAMANIN KÜMELENMEYE ETKİSİ
Uf süspansiyonuna uygulanan makaslama kuvveti lif kümelenmesine büyük ölçüde etki eder. Normal koşullar albnda makaslama lifleri bir araya geb'rip kümelenmeye neden olan bir etkendir. Bu şekilde oluşan lif kümeleri dinamik denge içinde parçalanırlar ve denge durumu makaslama aranı ile belirlenir. Makaslamadaki herhangi bir artma bu dengeyi kümelerin dağılması yönünde geliştirir. Hamur kasası ve cetvel ağzında lif süspansiyonu kümeleri parçalayan bir anaforun etkisi atandadır. Bu devreyi anaforun durulduğu ve kümelerin oluşabileceği periyotlar izler.
350 m/dak. hızla çalışan bir kağıt makinesinin hamur kasasında Reynolds numarası 2 .10 - 5 ve makaslama oranı 700 san^dlr. Bu koşullar albnda lif süspansiyonunun yüksek anafor akımına uğradığını belirtmek gerekir. Sonsuz elekten önceki tüm dinamik elemanlar iyi dağıblmış bir lif süspansiyonu elde etmeye yöneliktir.
6.4. ELEKTROSTATİK YÜKÜN KÜMELENMEYE ETKİSİ
Bir kağıt hamuru süspansiyonuna şap katılırsa belirli bir noktada kümelenmeye neden olur; ancak, karışbımadan sonra dağılma olur. Şapın etkisi mlktanna, dolayısıyla süspansiyonda nötrallze edeceği eksi yük miktarına bağlıdır. Yükler nötralize olunca dikkate değer bir kümelenme beklenmelidir; çünkü, nöbleşmiş lifler birbirlerini itmezler.
Eğer, daha fazla şap kablırsa dağılma olabilir. Çünkü liflerin hepsi arb yük kazandığından birbirlerini iterler. Ağartılmamış kraft hamurunda potansiyel zeta -20 iken %7,5 oranında AICI3 kabldığmda +2 olmaktadır ve kümelenme artmaktadır. Süspansiyona arb veya eksi yüklü polielekbolit katılması kümelenmeyi gözle takip edecek kadar belirgin hale getirmektedir. Özellikle, poüetilenimln iyi bir kümelendlriddlr. pH asit tarafında iken potansiyel zeta AICI3 ve polistlren sülfonat mevcudiyetinde sıfıra daha yakın olmakta, pH yükseldikçe İse eksi değer kazanmaktadır ( Eroğlu 1976).
Genel bir kural olarak yüzey aktif maddeler liflerin elektriksel yüklerine etki ederek kümelenmeye neden olurlar. Kısaca, potansiyel zetanın sıfıra yakın ve uzak olması süspansiyondaki kümelenme durumunu belirler. Potansiyel zetayı kontrol ederek kağıt formasyonunu düzeltmek mümkündür.
6. 5. KONSANTRASYONUN KÜMELENMEYE ETKİSİ
Belirli miktardaki su içindeki lif miktan lif dağılımı üzerine önemli oranda etki eder. % 0 , n n albndakl çok düşük konsanbasyonlarda lifler birbirlerinden bağımsız olarak hareket ederler. Tesadüfi çarpışmalar dışında kümelenme olmaz. Bu koşullar altında lifler belirli bir yörünge etrafında dönmeye meyleder.
Konsantrasyon arttıkça kümelenme de artar ve kağıt formasyonu bozulur. Kritik bir sınırdan sonra kümeler ve topaklar genişler, dağılma nispeten düzensizdir. Bu kritik konsantrasyon değeri liflerin tipine ve uzunluğuna bağlıdır. Uygulamada kağıt yapımında kullanılan konsantrasyonlar bu kritik değerin üzerinde olup aşağıda verildiği gibidir (Casey 1961).
Kağıt tipi Hamur kasasındaki konsantrasyon f %^ Temizlik kağıdı 0,10 —0,15 Gazete kağıdı 0,55 —0,60 Sağlam sülfit kağıdı 0,50—1,00 Ağır ambalaj kağıdı *••. 0,80 —0,90
Hamur kasasında kullanılan konsanbasyonlarda hamurun akışkanlık özelliği suya benzer. Konsantrasyon arttıkça kağıt yoğunluğu artmaktadır. Fakat, patlama direnci düşmektedir. Konsantrasyonun konbolü kağıt fabrikasında önemli bir İşlem olup gerek kağıdın ağırlığı gerekse karışık hamuriann oranlannın ayarlanması konsantrasyonun konbolüne bağlıdır.
6,6. SARSINTININ KÜMELENMEYE ETKİSİ
Fourdrinier makinelerinde sarsma kullanmanın amaa kısmen lif kümelenmesini önlemektir. Sarsıntı bir dalga hareketi ile hareketsiz lif tabakası üzerindeki askı halindeki lifleri dağıtmaktadır. Lifler henüz su İçinde bulunduğundan ve kümelenmeye uygun durumda olduğundan en fazla sarsıntı göğüs silindirinde yapılır. Sarsınb emici silindirde sıfıra iner. Sarsıntı modern ve hızı 350 m/dak. dan fazla olan makinelerde kullanılmamaktadır.
Dövülmüş lifler elek üzerinde daha uzun süre kaldığından sarsıntı dövülmüş liflerde dövülmemişlerden daha etkilidir. Böylece, mekanik sarsınb lifleri dağıtmada etkili olmaktadır.
6.7. KÜMELENMENİN YARDIMCI MADDELERİN TUTUNMASINA ETKİSİ
Hamur süspansiyonu kağıt makinesinin sonsuz eleği üzerine geldiği zaman ince lif kınnblannın elekten geçmesi İçin kısa bir süre gereklidir. Başlangıçta kısa sürede altta bir lif tabakası oluşur ve bundan sonraki drenaj bu tabaka arasından olur. Bu tabaka kınnb liflerin tutunmasını arbnr, zaten keçe tarafında daha fazla dolgu maddesi ve kınnb lif bulunması bu yüzdendir. Bu tabakanın etkililiği kalınlığına ve hamurun serbestiiğine bağlıdır. Gözenekler daha küçük olduğundan fazla dövülmüş hamur İnce liflerin daha büyük bir kısmını tutar.
İnce ve kınnb liflerin tutunması kağıdın sağlamlığını ve yoğunluğunu arbrmalan yönünden önemlidir. Bu maddelerin tutunması İçin uzun liflerle birlikte veya ayrı olarak kümelendirilmeleri İstenir. Ancak, kümelenme kağıt formasyonunu bozduğundan istenmeyen bir olaydır. En iyisi ikisi arasında bir uyum sağlamakbr.
Ufsel olmayan maddelerin hamur içinde tutunmasını sağlamak konusunda birçok patent ve yöntem vardır. Örneğin, 8-12 ppm kolloidal silikat kınnb liflerin tutunmasını artırmaktadır. Son yıllarda poliakrilamid kağıt endüstrisinde tutunmayı artırmak için kuIlanılmaktadır(Unke 1962, Separan, Chemical Corp., Midland Mich.). Polistlren sülfonat kınnb liflerin tutunmasını dolayısıyla kağıdın sağlamlığını arbrmaktadır(Eroğlu 1976). Sentetik kümelendlriciler, %0,25 kadar dozlarda son derece etkili olup özellikle pahalı olan Ti02için etkilidirler.
6.8. ANAFORUN LİF DAĞILIMINA ETKİSİ
Hamur kasasından elek üzerine geçen akımın başlangıçtaki anafor miktan kağıt formasyonunu etkileyen en önemli faktördür. Anafor yardımıyla kümelerin oluşması önlendiği gibi mevcut kümelerin de
286
dağılması sağlanır. Bu kümeler dağıbldıktan sonra anafor şiddetinin azalblması kağıt formasyonunu düzeltir. Küçük çaplı anafor küme dağılımına, büyük çaplı anafor ise kümelenmeye ve elek üzerinde düzensiz dağılıma neden olur. Hamur kasasındakl akım genellikle kaynama ve kütle hareketi şeklindedir. Bu deyim gerçek anafordan daha uygundur. Bireysel lifler birbirlerine mekanik olarak veya hava kabarcıklannın çekimi ile bağlanırlar ve birbirleriyle bağlantılı olarak serbestçe hareket ederler. Liflerin bu bağlanmaya meyli arttıkça süspansiyonun makaslanmaya ve anafora direnci artar. Çünkü, hamur kasası İçinde hız nispeten düşüktür; dolayısıyla, lif kümelenmesi olabilir.
Hamur kasasının ana görevlerinden birisi de mevcut kümeleri dağıtmak ve yenilerinin oluşmasını önlemektir. Bu da akım dağıtıcılar, delikli silindirler, modern hamur kasalarında titreşimli levhalar ve bazı bölmeler ve hamur kasasının gerekli anaforu sağlayacak şekilde dizayn edilmesi ile sağlanır. Süspansiyondaki akım düzensizlikleri hamur kasasından cetvel ağzına geçebilir ve formasyon bozulabilir. Hamur kasası o şekilde dizayn edilmelidir ki bu düzensizlikler azaltılsın veya tümüyle ortadan kaldırılsın.
287
BÖLÜM VI I
7. TAŞIMA BORULARI İÇİNDE GÜÇ K A Y B I VE POMPALAR
Kağıt fabrikaları İçinde lif süspansiyonunun bir yerden bir yere taşınması pompalar yardımıyla ve borular İçinde yapılır. Uf süspansiyonunun borularda taşınması sırasında güç kaybı şeklinde ortaya çıkan bir etkisizlik söz konusudur.
Güç kaybı: Bir sıvı veya lif süspansiyonunun bir yerden bir yere taşınırken sürtünme, frenleme v.s. gibi nedenlerle borularda, dirseklerde, vanalarda, kıvrımlarda ve T birleşme yerlerinde sıvı veya süspansiyon tarafından absorbe edilen enerjidir. Güç kaybı 100 mebe boru uzunluğu İçin su yüksekliği olarak mebe cinsinden ifade edilir.
Su ile ilgili güç kaybı iyi bilinmekle birlikte lif süspansiyonu ile İlgili olanı daha karmaşık olup akış hızına bağlı olarak özellik değiştirir. Belirli bir taşıma sistemi için güç kaybı şunlara bağlıdır
a. Hamur konsanbasyonu arttıkça güç kaybı da artar. Fakat; kaolen, talk gibi dolgu maddeleri güç kaybını belirli ölçüde azalbr. Şekil 7.1'de ağartılmamış sülfit hamurunun bakır boru içindeki akışı sırasında hız ve konsanbasyona bağlı olarak güç kaybı görülmektedlr(Moller et al. 1980).
Şekil 7.1'de görüldüğü gibi lif süspansiyonunun hidrodinamik davranışı düşük hızlarda sudan büyük ölçüde farklıdır. Fakat, yüksek hızlarda lif süspansiyonu suya benzer bir özellik kazanarak Nevvtonlen bir davranış göstermeye başlar, ve hatta sürtünmeden doğan güç kaybı sudan daha düşük de olabilir.
Belirli bir konsantrasyon sınınndan sonra güç kaybı süspansiyonun lif miktannm artmasından daha hızlı olarak artar. Sabit bir başlangıç enerjisi için eğer, süspansiyon daha kıvamlı olursa fazladan oluşan güç kaybını gidermek için taşıma hızı azalır, dolayısıyla debi düşer. Taşıma hızı konsantrasyondan daha fazla azalınca taşınan süspansiyon miktarı ön görülenden daha az olacakbr. Çünkü:
T = OxC=VxSx.C dir.
Burada, T : Dakikada taşınan tonaj miktan, V : Dakikadaki hız, Q: Debi, dak. S : Borunun kesiti (sabit ) , C: Uf konsantrasyonudur.
b. Debi arttıkça güç kaybı artar, yani belirli bir kesit için hıza bağlıdır. c. Güç kaybı sürtünmenin fazla olmasından dolayı mekanik hamurlarda
ibreli kimyasal hamurlardan %30 daha fazladır. d. Kaygan yüzeyli borularda kaba yüzeyli borulardan %20 daha azdır. e. Hamurun sıcaklığı arttıkça viskozite azaldığından güç kaybı da biraz
azalır.
30
H s m / s l 3 6 9 15 30
Şekil 7.1. Ağartılmamış sülfit hamurunda değişik konsantrasyonlarda sürtünme ile güç kaybının hıza bağlı olarak değlşlmi(Bakır boru, çap 20 cm.).
Belirli bir lif süspansiyonu için diğer koşullar aynı kalmak üzere;
a. Boru çapı azaldıkça güç kaybı artar, b. Akış hızı dolayısıyla debi arttıkça güç kaybı artar.
Şekil 7.2 A'da su ve lif süspansiyonuna ait güç kaybı akış hızının ve güç kaybının logaritması olarak verilmiştir. Ancak, pratikte Şekil 7.2 B'de olduğu gibi bu eğri basitleştirilerek hesaplamalar yapılmaktadır(Vilars 1978).
Log Hız Log Htz
Şekil 7.2. A: Borular içinde kağıt hamuru ve suyun güç kaybı. B: Aynı eğrinin basitleştirilmiş şekji.
Tablo 7.1'de 100 m. boru uzunluğu için kimyasal hamurlardaki güç kaybı miktarian verilmiştir. Buna göre, boru çapı arttıkça güç kaybının azaldığı; fakat., debi ve konsantrasyon arttıkça güç kaybının da arttığı
görülmektedir.
Tablo 7.2'de ise borularda yalnızca su taşınması halinde oluşan güç kaybı değerleri verilmiştirCVilars 1978).
Tablo 7.1. 100 m.1ik boru uzunluğu için kimyasal hamurlardaki güç kaybı miktarları (m/lOOm).
Boru
mm.
Kesit alanı d m 1
Uebi m3/saat
tekabül eden hız m/san.
Konsanbı ısyon(' lamur
«>9U Kuru Boru
mm.
Kesit alanı d m 1
Uebi m3/saat
tekabül eden hız m/san.
%2 % 3 %4 % 5 %6
200 3,14 90 120
0,8 1,07
2,8 8 9,5
16 18
25 29
38 44
300 7,1 220 360
0,8 1.4
- 4,2 sis
8 11
12 18
20 27
Tablo 7.2. Suyun borularda taşınması sırasında boru çapı ve debiye bağlı olarak güç kaybı miktarları (m/lOOm).
Boru çapı mm. Güç kaybı m/IOOm
2 3 c 10 20
50 200 300
Oeb l : m3/saat
6 240 720
78 300 900
96 420 1140
144 540 1600
200
Endüstride %3'den fazla hamur konsantrasyonu İçin maksimum hız 1,5 m/san., %0,5 gibi düşük konsantrasyonlar için İse 3 m/san. kabul edilir. Böylece, güç kaybı düşük tutulmaya çalışılır. Boru kesit alanı ise aşağıdaki formüle göre hesaplanır:
m g kes l ta lan , = D e b i ( m 3 / s a n - )
Hız{ml san.)
Borunun şekli ve çeşitli engeller güç kaybına neden olurlar. Büyüyen sırayla geniş açılı dirsek, küçük açılı dirsek, dik açı, T bağlantısı ve vanalar güç kaybına neden olurlar.
Bir boru İçerisinde akış sırasında ani genişlemelerden doğan güç kaybı Bernouli eşldiğine göre hesaplanabIlir(Moller et al . 1980).
AH = [ l - (D ı/D 2 ) 2 ] 2 VıV2g dir.
Burada,
290
V: Ortalama akım hızı, g: Yerçekimi ivmesi, D: Boru çapıdır(l ve 2 değerleri genişlemeden önceki ve sonraki
değerler).
Buna göre, genişleme halinde güç kaybı hızın karesi ile orantılıdır. Bu durum türbülanslı akım halinde tüm dirsek ve kıvrımlar için geçerli olup daha basit olarak aşağıdaki şekilde ifade edilir.
AH = K.V!*/2g dlr.
Burada, K Kayıp katsayısıdır ve deneysel olarak belirlenir. Tablo 7.3'de suyun çeşitli vana ve dirseklerden akışı sırasındaki K değerleri görülmektedir.
Tablo 7,3. Suyun çeşitli kıvnm ve dirseklerden akısı sırasındaki K değerleri (Moller et al. 1980).
Kıvnm veya ek yeri tipi K değeri Vana(tamamen açık) 0.19 Dar açılı dirsek 2.2 Standart T bağlanbsı 1.8 Standart dirsek 90° 0.9 Uzun dirsek 90° 0.6
Yukandakl formüllerde verilen güç kaybı değerleri yalnızca dönüş yerlerinde mekanik enerjinin ısı enerjisine dönüşünü vermektedir. Aynı zamanda, kinetik enerjinin basınç enerjisine dönüşümü ve bunun tersinin de dikkate alınması gerekir. Bu dönüşüm basitleştirilmiş Bernouli formülü ile hesaplanabilir.
H,+(V,* /2g) = H 2+(V 2V2g)
Burada, H Basınç yüksekliğini, Eı ve E2 değerleri ise dirsek veya vanalardan önceki ve sonraki
değerleri göstermektedir.
Uf süspansiyonu için dirseklerde ve vanalarda oluşan güç kaybı konusunda aşağıdakiler söylenebilir.
• Güç kaybı hız değerinin karesi ile doğru oranblıdır. • Boru çapma bağlı değildir. • Hamur konsantrasyonu güç kaybını az oranda etkiler. Genel kural
olarak %1 konsantrasyon artışı İçin güç kaybı %20 artar. « Bir dirsek veya vanadaki güç kaybı yakınındaki dirsek veya
vanalardan etkilenmez. Borular İçindeki taşıma'sırasında takılmalan önlemek için yüzeyler
291-
kaygan olmalıdır, Borular paslanmaz çelik, bakır veya plastikten yapılır. Çamur oluşumuna neden olacak odunsu kısımlardan kaçınmak gerekir. Hava girmesini, dolayısıyla dalgalanmalan önlemek için borular çalışma sırasında tümüyle dolu tutulmalıdır. Nihayet, tüm sistem mümkün olduğunca kısa tutulmalıdır. Böylece; ölü bacımlar, güç kaybı, yahrım masrafı ve bakım masrafı azalır.
7.1. SUYUN BORU İÇİNDE AKIŞI
Bir boru İçinde akan su belirli bir hızın albnda, borunun çapına bağlı olarak, boru yüzeyleri İle su sürtünerek bir yavaşlatma etkisi yapar. Bu sürtünmenin etkisi borunun ortasına yaklaşbkça azalır. Bu yüzden sıvı tabakalan damarlar halinde akarlar ve birbirleri üzerinde kayarlar, bu akışa laminer akış denir. Bir nehrin kıyısında da sürtünme etkisi olduğundan akış hızı ortada kenarlardan daha yüksektir.
Yançapı r olan bir boruyu dikkate aldığımızda yüzeyler tarafından yapılan frenlemeye To dersek, yüzeylerden y uzaklıktaki makaslama gücünün oranı:
T = To(l-y/r) olacaktır.
Belirli bir hızdan sonra sıvılar türbülanslı akım gösterirler. Bu durumda küçük sıvı kütlelerini taşıyan anaforlar oluşur. Örneğin, sel suyu türbülanslı akıma sahiptir. Türbülanslı akıma geçişte kritik sınır şunlara bağlıdır:
V akış hızına, Sıvının özgül ağırlığı (d)'na, (su için d= i g/cm3 dür). Borunun yançapına r, Sıvının vlskozitesine,r|
„ „ ,. Hareketsizlik gücü V.d.r > Re = Re ynold sayısına = =
Sürtünme gücü 17
7.2. LİF SÜSPANSİYONUNUN BORULARDA AKIŞI
Bir lif süspansiyonunun borular İçinde akışı, akış hızına bağlı olarak 5 çeşit akış şekli ortaya koymaktadır. Şekil 7.3'de görüldüğü gibi hiçbir hareket yokken boru bkanmış haldedir. Biraz hareketlenme halinde süspansiyon önce vlskoelasb'k olarak hareket ederek kenarlarda yuvarlanan bir sürtünme oluşturur. Daha sonra, halkalı laminer akışa geçilir. Hız arttıkça halkalı türbülans, karışık ve türbülanslı akıma geçllir(Mo!ller et al. 1980).
Akış rejimlerini hız sınırlanna göre aşağıdaki şekilde değerlendirebiliriz. • Çok yavaş hızlarda, V0 : Sadece sıvı fazı hareket eder,llf ağı yüzeyler
tarafından frenlenir. Buna kayan sürtünme denir
* 1 2 ? ^ ' I » S , m n : Ş e k İ l 7 A A ' d a 9 ö r u l d ü 9 ü ü z e r e , U f ağ, kütle
f °* f" h a l k a s ı o l u s u r - B " n a laminer halka oluşumu denir. Şekil 7 4 Bde goruldugu üzere suyun bu durumdaki ak,ş. laminerdir, su halkası çok az lif içerir, hız artarsa kalınlığı da artar(Vllars 1978).
r , . , , V o v ı V 2 V 3 V, Şekil 7.3. Borular İçinde liflerin çeşitli akış rejimleri.
V 2 , S , , î î . !T?. d a : B U h , z d a d d a r l a ™ etrafında oluşan akım türbülanslı hale gel.r(turbulansl. halka) ve kalınlığı hızla artar. Üçüncü sınıra kadar güç kaybı azalır. a b
V3 sınırı : Kenarlarda türbülanslı akıma geçiş rejimini temsil eden bir halka oluşur. Ufağı kalınlığı anaforlann etkisiyle azalır.
Log H
1 •11 1 |
i ff (Hamur^, 1 A
—"2 1 / 'Su
/ /
VI V2 V3 V4 LogHrz
Şekil 7.4 A. Bir lif süspansiyonunun kaygan yüzeyli boru içinde akışı.
V 4 sınırı : Akış hızı V 4 s ınırına erişince boru içindeki akımın tümü türbülanslı hale geçer. Uf ağı halkası makaslama güçlerince tahrip edilir. Ancak, orta kısımlarda kümelenmeye doğru bir meyil vardır. Güç kaybının değeri bu sınırda suyun güç kaybı değerine yaklaşır.
v l V M 5 w m ^ r ı - ~ — ^
V2-3
Sucuk şeklinde ORTA HIZDA
mmmm®.
mt' m 1 — .
Karışık akı;
V4 ;
Türbülanslı B
Şekil 7.4. B ve C. Bir lif süspansiyonunun kaygan yüzeyli boru içinde hıza bağlı akış tipleri.
Tablo 7.4'de huş soda hamuru İle değişik akış rejimlerinde yapılan güç kaybı deneme değerleri görülmektedir(Vilars 1978). Buna göre, güç kaybı Şekil 7.4 A'daki eğriye de uygun olarak V2sıntnna kadar artmakta, V3 hızında en düşük değere inmektedir. Süspansiyonun taşınmasında güç kaybının en az olduğu bu hız kullanılmalıdır. hızında ise tekrar güç kaybı yükselmekte ve suyunklne eşit olmaktadır.
Süspansiyon içinde liflerin sayısı çok az İse (0,1 g/l.'den az) lifler serbest olarak hareket eder ve çarpışmaları azdır. Ancak, kağıtçılıkta konsantrasyon 1-50 g/l. arasındadır ve çarpışma, şok, iç İçe geçme ihtimalleri konsantrasyon arttıkça artar. Şekil 7.4'C de görüldüğü üzere, önce oluşan lif kümeleri eğer hız yeterince yavaş ise bir lif ağı oluşturur ve ağın sağlamlığı liflerin bükülebillrilğl, boylan, sayılan ve dövme derecesi ile artar. Düşük hızda sucuk şeklini alan lif ağı blok halinde hareket eder. Hızın artmasıyla parçalanır, kritik hızdan sonra da tamamen türbülanslı akım haline geçer ve ağ tahrip edilir.
Tablo 7.4. Huş soda hamurunun değişik akış hızlannda güç kaybı deneme sonuçlan(Vilars 1978).
Hız, m/san. 0.01 0.012 0.106 1.1 2.5 6.5 Hız sının v 0 Vt - v 2 v 3 v< Güç kaybı m/100 m. 10 15 23 62 30 60 Su İçin güç kaybı - - - - 10 60
7.3. POMPALAR
Bir kanal veya boru içinde bir sıvıyı taşımak için 6 yol vardır(Perry 1963):
1. Santrifüj kuvveti yardımıyla, 2. Mekanik olarak veya bir başka sıvıyla hacim değiştirmeyle, 3. Bir başka sıvıdan moment transferiyle, 4. Mekanik olarak itme ile, 5. Elekbomagnetik güç İle, 6. Yerçekimi yardımıyla.
Bir pompa motordan aldığı enerjiyi bir sıvıya aktararak(su, hamur v.s.) sıvının devre İçinde bir yerden bir yere taşınmasını sağlayan bir aygıtbr. Taşımanın yapılabilmesi İçin pompaya verilen enerji sıvının potansiyel enerji değişmelerini ve güç kaybını karşılayabilmelldlr. Genel olarak İki tip pompa vardır:
1. Santrifüjîü pompalar : Açık veya kapalı rotoriu, %4 ün atanda ve % 4-6 konsantrasyonlarda en çok kullanılan pompalardır.
2. Volümetrik pompalar : %6 hamur konsantrasyonu İçin tercih edilir.
294
7.3.1. SANTRİFÜJLÜ POMPALAR
Şekil 7.5'de görüldüğü üzere, sıvıya verilen enerji santrifüj kuvvetiyle sağlanır. Pompa esas itibariyle bir döner çark ile onu çevreleyen ve tanjansiyel bir borusu bulunan zarftan oluşur(Vllars et al. 1963).
Hamurun pompaya girişi eksene yakın bir yerden olur. Çarkın kanatlan tarafından sıvıya verilen kinetik enerji basınç enerjisine dönüşür ve hamur boru İçine sevk edilir. Düşük konsantrasyonlar için (beyaz su gibi) kapalı türbin kullanılır. %4 dolayındaki konsantrasyonlar için açık türbini! pompa kullanılmalıdır.
Pompanın özelliği hamurun konsantrasyonuna, taşıma yüksekliğine, saniyedeki debi miktarına bağlı olarak değişir. %3 konsantrasyonun albnda su ve hamur pompası aynı özelliğe sahiptir. Uf süspansiyonu emme noktasına yeterli ve pozitif bir basınçla, yani belli bir hamur yüksekliğinde gelmelidir. Aksi halde bir çukurlaşma (kavltasyon) olayı olur (sıvının yeniden düşmesi, yeniden yoğunlaşma ile suyun kaynaması ve çözünmüş havanın çıkması). Çukurlaşma olayı bir gürültü ve kendine has bir sarsınb ile belli olur. Çukurlaşma çarka ve tesisata önemli zararlar verebilir. Emme girişindeki basınç NPSH ( Net Posltive Suction Head) net pozitif emme yüksekliği İle ifade edilir ve debiye bağlıdır(Perry 1963, Vllars et al. 1963, Vflars 1978).
Borular İçinde hamur taşırken alınması gereken önlemler aşağıdaki şekilde sıralanabilir:
1. Emme Hal inde
a. Maksimum hız: Konsantrasyon %3 den az ise uzun borular için 1 m/san., kısa ve düz borular için 1,2 m/san. olmalıdır.
b. Ölçmeler için bir ayınm vanası ve bir basınç ölçücü konmalıdır.
Şekil 7.5. Bir sanbifüjlü pompanın şeması, 1. Rotor, 2. Spiral
c. Emme borusunun ekseni yataydan yüksek veya en iyisi 12,5° olmalıdır(havanın boşaltılması için).
295
d. Emme dalma tamamen hamur İçinde yapılmalıdır. e. Havanın hamur içinde çözünmesinden mümkün olduğu kadar
kaçınmalıdır. Çünkü hava pompanın çalışmasını bozar(çukurlaşma olayı, yükseklik, pompalama v.s.).
2. Basma Halinde
a. Maksimum hız 2,4-3,0 m/san. olmalıdır. Yani V3 hızında ve maksimum güç kaybı 25-30 m olmalıdır.
b. Bir ayınm vanası ve bir basınç ölçer yerleştirilmelidir.
7.3.1.1. Santrifüjlü Pompalarda Dönme Hızının Etkisi
Debi 6, yükseklik H, güç P, emme yüksekliği NPSH İle gösterilirse Vj hızından V2 hızına geçişte aşağıdaki İlişki vardır:
g . V ı ' H ı T ı P , " V , NPSH, T , Örnek 0t = 25 m3/saat, Hı = 12 m., gerekli NPSHİ = 1,5 m., absorbe
edilen Pt = 1,7 BG, Vj = 1450 devir/dak. olsun.
Eğer, pompa 1850 devir/dak. ile çalışırsa
^ = 1 ^ = 1.24 V, 1450
Buradan e 2= 1,24 x 25 = 31 m 3/saat, H 2 = (l^hdl = 18,5 m. NPSH 2 - (1,24)* x 1,5 =2,31m. , P2 = (1,24)3 x 1,7 = 3,25 BG. Olarak bulunur.
7.3.1.2. Santrifüjlü Pompaların Avantaj ve Kusurları
Avantajları
a. Emme yükü sabit ise debi de sürekli ve sabittir. b. Basma kısmı üzerindeki bir vana yardımıyla debi ayarlanabilir. c. Enerji tüketimi debi ile oranblıdır, debi sıfır ise tüketim de sıfırdır.
Sakıncaları
a. Girişteki yükseklik en az 1 m. olmalıdır ve çoğu zaman pompa yüklü olmalıdır.
b. Debinin düzenli olması için bu yükseklik sabit olmalıdır. İplik, demir tel, paçavra gibi maddeler pompayı hızla bozarlar.
.. „c Dolgu maddesi miktanna, dövm» durumuna ve lif uzunluğuna bağ!>
olarak konsantrasyon belli bir sının geçerse pompalama yapılamaz.
7.3.2. VOLÜMETRİK POMPALAR
Şekil 7.6'da görüldüğü gibi burada ilke belli bir hacmin belli bir yere alındıktan sonra boşalblmasıdır. Birim zamandaki boşaltma sayısı debiyi belirler.
Piston Pompalama
J Emme
Şekil 7.6. Hamur ve su için pistonlu pompa.
7.3.2.1. Pistonlu Pompa
Şekil 7.6'da görüldüğü gibi piston kalkınca hamur pompalann gövdesi içine dolar, bu arada " a " kapağı açılır. Piston inerken "a" kapağı kapanır," b" kapağı açılır ve hamur boru içine pompalanır. Maksimum emme yüksekliği 7 metre, pompalama yüksekliği ise teorik olarak sınırsızdır.Avantajlan; çok sağlamdır, yüksekliği az yerlerdeki hamurlan emebilir ve çok yoğun hamurlan pompalayabilir. Sakıncalan; debi sürekli değildir, borular hiçbir vanayı kabul etmez(Vılars 1978, Perry 1963).
7.3.2.2. Moineau Pompası
Şekil 7.7'de görüldüğü gibi helezon! bir yatak İçinde döner helezonl bir eksen tarafından taşıma yapan volümetrik bir pompadır. Bir çeşit vida gibi çalışır ve yüksek konsantrasyonu hamurlann taşınmasında kullanılabilir. Aynca, döner tip pistonlu pompalar da volümetrik pompalar grubuna girer.
t
Şekil 7.7. Moineau Pompası.
Vakum pompalan yapısal olarak hamur ve su pompalanndan farklı olup çarklı, sıvı halkalı, Roots pompası gibi fa'pleri vardır. Bunlarda ilke havanın emilerek vakum yarablmasıdır.
BÖLÜM VIII
8. SONSUZ ELEK (FOURDRİNİER) KAĞIT MAKİNESİ
8.1. KAĞIT FABRİKASYONUNUN TARİHSEL EVRİMİ
Kağıdın sulu sistemle fabrikasyonu asırlardan beri değişmemiştir. Uygun şekilde dövülmüş, konsantrasyonu ve miktarı belli olan bitkisel Uf süspansiyonu bir elek üzerinde düzgün şekilde dağıtılarak süzülür. Süspansiyondaki serbest su elek arasından süzülerek geriye bir lif safihası bırakılır. Daha sonra da.Jjlr veya daha fazla sayıda presten geçirilerek safihanın boşlukları arasındaki ıslatma suyu alınır. Sonuçta, lifler tarafından tutulan kapiier su kurutma ile uzaklaşbnlır ve böylece liflerin temas noktalannda oluşan doğal hidrojen bağlan kağıda kendine has sağlamlığı ve özelliklerini verir. Şekil 8.1'de genel olarak bir Fourdrinier kağıt makinesinin hamur kasası, ıslak parti, pres partisi, kurutma partisi, kalender ve bobin gibi kısımlan görülmektedir.
Yukanda bahsedilen fabrikasyon ilkesi asırlarca aynı kalmakla birlikte fabrikasyon şekli ve yöntemleri büyük gelişmeler göstermişür.
18. Yüzyılın sonunda Nicolas Louls Robert ilk kağıt makinesini bulmuş ve aynı makine Fourdrinier kardeşler tarafından geliştirilmiştir. Bu nedenle, sonsuz elek makinesine Fourdrinier kağıt makinesi de denmektedir. Şekil 8.2'de L. Roberfin ilk kağıt makinesinin şeması verilmİştir(Strauss 1970). Böylece, daha önce elle kesintili olarak üretilen kağıdın sürekli üretimi gerçekleştirilebilmiştir. Bu buluş, kağıt endüstrisinin gelişmesinde en önemli aşamalardan biri olmuştur.
19. Yüzyılın sonunda ladin, göknar gibi İbreli ağaç odunlan kimyasal ve mekanik hamur yapımında kullanılarak pahalı ve az olan paçavranın yerini almış ve kağıtçılıkta bir dar boğazın aşılmasını sağlamıştır. Odunun bol, ucuz ve yenilenebilir bir hammadde olmasından dolayı kağıtçılık büyük gelişmeler gösterebilmiştir.
20. Yüzyılın ilk yansında kağıt makinelerinin hızı ve genişliği büyük ölçüde artarak kağıt endüstrisi önce sanattan küçük endüsbiye, daha sonra da ağır endüstri sınıfına girmiştir.
1947 yılından itibaren yapraklı ağaçlar kağıt endüstrisinde kullanılmaya başlanmış, yankimyasal yöntemler geliştirilmiş, rafinörlerde dizayn ve etkililik yönünden önemli gelişmeler olmuş, hidrolik ve fizikokimyasal olaylar daha yakından incelenmeye ve daha iyi anlaşılmaya başlanmış, verimlilik araşbrmaian geliştirilmiş, çeşitli gereksinimleri karşılayan kağıt çeşitleri yapılmış, geniş ölçüde katkı maddeleri kullanılmış ve nihayet kağıt fabrikasyonu bilimsel bir nitelik kazanmışbr.
298 299
302
Kağıt safihası elekten ayrıldıktan sonra döner, düz ya da emld pres silindirleri arasından geçerek suyunun önemli bir kısmını daha bırakır ve böylece kurutma kısmına girecek hale gelir.
Kağıt makinesine girişte lif süspansiyonunun konsantrasyonu 2-15 g/l arasında ve ortalama 5-10 g/l.konsantrasyondadır. Sonsuz elekten çıkışta İse kağıdın kuruluğu %17-22 arasında olup halen 1 kg lif için 4 litre su içermektedir. Pres partisinde presleme sonucunda etkililiğe bağlı olarak kuruluk %32-45 arasına yükselir, yani 1 kg. lif için 1,5 kg su kalmışbr. Sonuçta, kurutma partisinden çıkan kağıdın kuruluğu %90-92'ye yükselir ve kullandığımız kağıt bu kuruluktadır. ,
8.2.1. AKIM DAĞnTCILAR(Flow distribütör, Repartiteurs)
Akım dağına ve hamur kasasının görevi santrifüjlü pompalardan borular vasıtasıyla gelen belirli hızda ve dairesel kesitteki süspansiyon akımını mümkün olduğu kadar düzenli bir biçimde, makine en! boyunca en az oranda karşı akım ve anaforlar oluşturarak kalınlığı 1-1,5 cm olan İnce dikdörtgen prizması şeklinde bir akıma dönüştürerek cetvel ağzına vermektir.
Nihal kağıdın formasyonu ve düzenliliği büyük ölçüde liflerin ve dolgu maddelerinin safiha İçinde düzenli dağılımına bağlıdır. 6u nedenle, akım dağıbcı ve hamur kasasının dizaynı liflerin çökelmesini ve kümelenmesini önleyecek şekilde yapılmalıdır. Onun için bükülmeler, kıvnmiar, dirsekler ve aşın türbülanstardan kaçınılmalıdır. Bununla birlikte, küçük anafor yani mlkrotürbülans oluşturan akım liflerin düzenli dağılımı için uygundur. Akım sistemi çamur biriktiren ölü kısımlara sahip olmamalı ve temizlenmesi kolay olmalıdır.
1900 yıllarına kadar hamur kasalan düşük hızlı ve eni dar makinelere uygun bir yapıya sahip idi. Bu nedenle, eski hamur kasalanna akım kasası ve göğüs kasası deniyordu. Bunlar göğüs silindirinin hemen arkasında, makine eni boyunca uzanan, odundan yapılmış dik dörtgen şeklinde bir tekneden İbaret idi.
Şekli 8.4'de hem hamur kasası hem de akım dağıtıcı görevini yapan eski tip bir düzenleme görüfmektedir(Brezlnski 1970). Akım tek bir boru veya açık bir kanalla hamur kasasına gelmekte, birtakım engellerden geçtikten sonra yayılarak cetvel ağzına verilmektedir. Bu tip hamur kasalan hala eski tip dar ve yavaş makinelerde bulunabilir.
303
Şekil 8.4. Levha tipi cetvel ağzı ile birlikte eski tip bir akım kasası (Brezlnski, 1970).
Bu tip cetvel ağzı özellikle hızı 90 m/dak'nın albnda ise daha uygun olmaktadır. Bu hızlarda normal cetvel ağzı düzenli çalışamamaktadır. Levha tipi cetvel ağzında süspansiyon seviyesi tedrici olarak azalmakta olup, her levha genel bir düşey ayarlama düzeneğine sahip bulunmaktadır. Yalnız en öndeki levha, kısmi ayarlamaya sahiptir ve elek üzerinde süspansiyonun akmasını önlemek İçin kauçuk bir önlük kullanılır. Ön levhanın alt ucu ile göğüs levhası veya elek arasında dar bir yarık oluşur. Seri halinde kullanılan metal levhaların cetvel ağzı açıklığı tedricen azalblır.
Böylece, cetvel ağzı liflerin düzenli dağılımını ve düzenli bir gramaj elde etmek için akımın miktarının ölçülmesini sağlar. Cetvel ağzının ayarlanması İçin levhanın alt kısmına hareketli bir cetvel konarak vidalarla ileri geri hareket yardımıyla açıklık ayarlanmaktadır(Brezinski 1970, Bolam 1971).
8.2.1.1. Çok Akımlı Akım Dağıtıcılar (Multiple Flow Discharge)
Makinenin eni genişledikçe tek bir boru veya kanalla hamur kasasına akım vermenin sakıncalan ortaya çıkmaya başlamış, çözüm olarak kanal sayısının arbnlması yoluna gidilmiştir. Bu kanal veya borular eleklerden sonraya yerleştirilmiş, her kanalın içine akımı düzenlemek için bir takım setler ve engeller yeıieştirilmişbr.
Şekil 8.5'de açık eleklerle birlikte çalışan bu bp bir düzenleme görülmektedir(Strauss 1970). Burada akım önce açık eleklerden müşterek bir kanala geçmekte, oradan da dört kollu bir akım halinde hamur kasasına verilmektedir.
Göğüs silindiri
Elek
Şekil 8.5. Açık eleklerle birlikte çok kanallı bir akım dağına.
Bu tip bir akım dağıbcının sakıncası, her kanaldaki akımın diğerinden farklı olması ve eleğe düzensiz, dolayısıyla hamur kasasına düzensiz akım vermesidir. Bu yüzden bu üp akım dağıbaiann bulunduğu kağıt makinelerinden elde edilen safihanın gramaj kontrolü zayıf olmakta, makine eni boyunca gramajı farklı şeritler oluşmaktadır.
8.2.1.2. V Tipi Akım DağıbcıIarfTapered Duct Distribütör)
İlk akım dağıba tiplerinden birisi olup dairesel akımdan dikdörtgen akıma geçiş enine yönde genişleme ve kalınlığın daralması şeklinde olmaktadır. Böylece, türbülans oluşumu engellenmekte, yüzeylerle akım arasında boşluk oluşumu da önlenmektedir. Dikdörtgen akıma geçiş basit bir geomebik şekille olabildiği gibi bir krvnmla geçiş şeklinde de olabilir. Dikdörtgen kesit gittikçe incelerek ve uzayarak makine genişliği boyuna İnce dikdörtgen bir kesit kazanır.
Şekil 8.6 B'de görülen basit geçişin açısı 5-7° arasındadır. Bu üp bir dağıbcının sakıncası genişleme açısı artbkça akımın düzenli dağılımının zorlaşmasıdır. Şekil 8.6 A'da görülen büyük ve ağır dağıbadan kaçınmak İçin bir kıvrımla ve 7° lik bir açı ile geçiş sağlanmak İstenmiştir. Fakat, bu dizayn pek başanlı olmamış ve temizlenmesi de zor olmuştur.
Şekli 8.6 C'de görülen daha yeni bir tipte ise dağılım açısını genişletmek amaayla boğaz kısmına aralannda yaklaşık 5° lik aç bulunan
levhalar yerleştirilmiştir.
Şekil 8.6. V tipi akım dağıtıcılar.
Bu akım dağıtıcıların avantajları, basit olmaları ve uzun lifler kullanılması halinde sorun yaratmamalandır. Ancak, makinenin hem eni 3 m. den az hem de düşük hızlı İse bu dağıbcılar uygun olmaktadır.
Bilindiği üzere, düşük hızlı makineler 150 m/dak.dan az hıza sahip makineler, orta hızdaki makineler 150-450 m/dak. arasında hıza sahip makineler, hızlı makineler İse 450 m/dak. dan yüksek hızdaki makinelerdir. Makinenin eni büyüdüğünde çok hantal bir yapı oluşturmakta, bakım ve montaj zorlaşmaktadır. Böylece, orta ve kenardaki akımın özellikleri farklı olmakta, belirli bir hızdan sonra çalışma zorlaşmaktadır(Brezlnski 1970, Strauss 1970, Vllars 1978).
8.2.1.3. Çok Kollu Akım Dağıbcılar (Multiple Branchlng Flowspreader, Répartiteur à Embrachment Multiples)
Bu dağıtıcılarda İlke makine genişliğini kaplayıncaya kadar ana akımı 1, 2, 4, 8 ... şeklinde kollara ayırmakbr. Kısa kollu ve uzun kollu akım dağıbcı olmak üzere İki tipi vardır.
Şekil 8.7 A'da görülen kısa kollu akım dağıbcı Bertrams akım dağıbcısı olarak da bilinir. Kısa kollu olanı yavaş ve orta hızdaki makinelerde, uzun kollu olanı İse hızlı ve temizlik kağıdı yapan makinelerde kulla-nılmaktadır(Vltars 1978, Strauss 1970).
Bu dağıbalarda kollar düzenli aynlmalı, Y ve T şeklindeki borularda hız profili birbirine eşit olmalıdır. Bu tip dağıbcılar bugün az kullanılmaktadır. Sakıncalan şunlardır.
• Akım İçinde vortex oluşmaktadır ( hava boşluktu türbülans), • Ortadaki düz kollarda akım yan kollardan daha fazla olduğu için kağıt
içinde gramajı farklı şeritler oluşmaktadır.
• Uçtaki kotlarda debi düzensizdir.
B: Uzun kollu
Şekil 8.7. Çok kollu akım dağıbcılar(Strauss 1970).
8.2.1.4. Basit Çok Kollu Akım Dağıbcılar(Center Fed Manifald Distribütör)
Merkezden beslenen basit çok kollu akım dağıtıcı hamur kasas-na aıkım vermede halen kullanılan bir sistemdir. Yan taraflara açılan üorullann çaplannın tedrici olarak daralması düzenli bir akım vermektedir. Temizlenmesi kolaydır ve dağıba içinde çamur oluşumu ve birikmesi söz konusu değildir.
Şekil 8.8'de bu tip bir dağıtıcının tipik bir örneği görülmektedir. Bu sistemde akımın %10-15'i uçlardan tekrar fan pompasına gönderilerek bütün borularda basınç dengesi sağlanmakta ve çok küçük bir son kesitten dt kaçınıimaktadır(Strauss 1970, Vllars 1978).
8.2.1.5. Manifold Tipi Akım Dağıbcı(Tapered Manifold Distribütör, Manifold à Collecteur Profilé)
Halen en çok kullanılan dağıbcı sistemi budur. Sistem kesiti gittikçe küçülen bir kollektör ile ona yandan bağlanmış borulardan Ibarettir(Brezlnski 1970).
Şekil 8.9'da görüldüğü üzere yan borular yerine delikli plakalar da kullanılabilir. Çok küçük uç boru çapından kaçınmak, bütün borularda basınç dengesini sağlamak ve basınç dalgalanmalannı en az düzeyde tutmak için hamurun %5-25 arasındaki bir mlktan yeniden dolaşıma bırakılır. Bu yeniden devir fan pompası ile yapılabildiği gibi özel bir pompa ile de yapılabilir. Kollektör içindeki basınç ve hızı etkileyen faktörler şunlar olabilir:
307
A k ı m
elek afana
Şekil 8.8. Basit çok kollu çift yanlı daralan boru tipi akım dağıbcı (Strauss 1970).
• Çapraz akımın sürtünme basıncı düşmesi, • Kollektör içindeki hızın derecesi, • Sıvı türbülansı ve hamurun giriş etkisi, • Boyut düzensizlikleri.
Kollektör ve yan borulann çeşitli şekil ve tipleri olabilir. Kollektörün kesiti dairesel olabildiği gibi yükseklik/genişlik oranı 1,5 dan fazla olan dikdörtgen kesitte de olabilir. Kollektörün daralması düz konik şekilde olabilir; ancak, bu şekil düzenli bir akım dağılımı vermeyebilir. Bu nedenie daralma Şekil 8.9'da görüldüğü gibi artan daralma açısı şeklinde düzenlenir. Kollektörün uzunluğu makine eninden biraz daha fazla olup yan borulann çapı birbirine eşittir.
Şekil 8.9. Daralan manifold tipi akım dağıtıcı.
Kollektörün konikliğl bütün boru boyunca sabit bir statik basınç sağlamalıdır. Aynı zamanda, yan çıkışlar dikkate alınarak bütün hamur
kasasına giden borularda hız benzer ve düzenli olmalıdır. Kollektörden yan borulara geçişte %50-100 arasında bir hızlandırma yapılarak yan borularda akım düzenlenir ve aynı zamanda koliektörle hamur kasası arasındaki toplam basınç düşüşü artınlır. Hızlanma oranı aşağıdaki formüle göre belirlenir.
s . Burada:
Sol Kollektörün giriş kesiti, Sr; Kollektörün çıkış kesiti, Se: Yan borulann toplam kesitidir. Hızlanma oranı R 1,5 dan
fazla olmalıdır.
Eğer, yan boru çıkış ağızlannda basınç ve hız birbirlerine eşit İse yan borulann akım oranlan da eşit olacakhr. Kesit alanı ile uzunluk doğrusal olmadığı için kollektör seksiyonlar halinde yapılır. İyi bir dizayn yapılırsa fevkalade düzenli bir akım elde edilir. Kollektör içindeki statik basınç yan borulardaki ve hamur kasasmdaki güç kaybını karşıladığı gibi aynı zamanda akıma yeterli hızı da kazandırmalıdır. Dağtbm kanalındaki basınç da yan borulara aynlmadan doğan güç kayıplannı karşılayacak oranda yüksek olmalıdır. Kendi kendine temizlenebilmesi için yan borularda hız 3,3 m/san.'nin albna düşmemelidir(Brezlnski 1970, Strauss 1970, Vilars 1978).
8.2.1.6. Çapraz Akımlı Dağıbcı(Crosflow Distribütör)
Çapraz akımlı dağıbcı kendisinden önceki sistemlere göre önemli bir gelişmedir. Kraft ve gazete kağıdı üreten makinelerde geniş ölçüde kullanılmıştır. Süspansiyon makineye yanlardan ve makine enine dik yönde verilir. Bu yüzden çapraz akımlı dağıbcı denmektedir. İki yandan gelen akım bir yanktan geçmeden önce bir delikli levha veya delikli silindirden geçer.
Şekil 8.10'da görüldüğü gibi makine eni boyunca akım hızını sabit tutmak için iki yandan gelen borular karşılıklı olarak kenarlara doğru daralırlar(Brez!nski 1970). Karşılıklı iki akım birbirlerine karşı akar ve müşterek bir yanktan akımı makineye verirler.
Hamur kasası
Şekil 8.10. Çapraz akımlı dağıtıcı(Brezlnski 1970).
Çapraz akım dağıtıa makineye akım vermede iyi bir yöntem oimayıp hamur kasasında karşı akımlar oluşmasına neden olmaktadır. Akımın düzenli olması için değişik düzenleme ve İyileştirmeler yapılmaya çalışılmışbr, Her akımın baş tarafında uygulanan yeniden devir sistemi sorunları bir Ölçüde azaltmaktadır. Bu tip bir dağıbcı düzenli bir akım vermez; ancak, orta hızda ve orta genişlikteki kağıt makinelerinde tatmin edici sonuçlar elde edilebilir.
8.2.2. HAMUR KASASI ( Headbox, Caisse )
Hamur kasasının görevi akım dağıbcılardan gelen ve birbirine paralel olarak akan, eşit hızdakkakım şeritlerini 1-1,5 cm. kalınlığında bir süspansiyon levhası şeklinde, makine genişliği boyunca tümüyle dağılmış liflerden oluşacak şekilde sonsuz eleğe vermektir. Bu uygulamada akım hızı 2.5-15 m/san arasında sabit ve makine eni de 1-10 m. arasında seçilebilmektedir. Hamur kasası dağıbcılardan gelen akımın hızını yavaşlabr, şerit halindeki akımlan yok ederek homojen bir akım haline getirir. Genellikle, bu şeritleri yok etmek için dağıbcıdan hemen sonraya bir kanşhrma odası konur. Sonsuz elek üzerinde düzenli bir safiha elde etmek için hamur kasası İçindeki dinamik basınçlann dengeli olması ve kasa içinde türbülanslardan kaçınmak gerekmektedir.
Hamur kasası, kağıt formasyonunda çok önemli bir rol oynar. Kağıt öncelikle hamur kasası ve elek üzerinde şekillenir. Herhangi bir hatanın elek üzerinde düzeltilme şansı pek yoktur. Bu bölgede, kağıt yapısı İçinde yer alacak olan lifler yönlendirilir, kümelenir, dolgu maddelerinin kağıdın enine, boyuna ve kalınlığına dağılımı burada belirlenir. Hamur kasasından çıkan akımın homojenliği en önemli etkendir; yani, akım içindeki lif kümeleri küçük ve gevşek olmalıdır. Homojenliği sağlayan en önemli etken ise düşük konsantrasyondur. Burada, akım ve elek hızı kolayca ayarlanabllmeiidir; aksi, halde küçük hız farklan bazı sorunlara neden olabilir. Akım makine eni boyunca homojen olmalıdır(Heiki et al. 1982). Hamur kasası belli ölçüde pompalardan ve eleklerden gelen dalgalanmalan giderir.
Nasıl ki "kağıt dövücüde yapılır" diye bir özdeyiş varsa "kağıt formasyonu hamur kasasında yapılır" diye de bir söz vardır. Bu nedenle, hamur kasası hidrodinamik ilkelere uygun olarak blçimlendirilmelidir. Bugün hidrodinamik bilimi oldukça İlerlemiştir. Hamur kasasının yapısı, kağıt içinde liflerin düzenli, tesadüfi ve her yönde eşit dağılımını, dolayısıyla kağıdın sağlamlığını, aynı zamanda da yüzey düzgünlüğünü belirleyecektir.
Asıl hamur kasası diye bilinen kısım akım dağıbcı ile cetvel ağzı arasında kalan kısımdır. Birinci görevi dağıtıcı tarafından oluşturulan turbülans ve karşı akımlan düzenleyerek hız ayan yapbktan sonra süspansiyonu cetvel ağzına göndermektir. İkinci görevi ise düzenli bir şekilde kanşmış, böylece; lif dağılımı yönünden en az varyasyona sahip
310
konsantrasyonu, hacim ve hız yönünden tek düze bir süspansiyonu formasyon bölgesine göndermektir.
Süspansiyonun düzenli dağılımını sağlamak için karşılaşılan sorunlar diğer hidrodinamik konularında rastlananlann benzeridir. Özellikle yüksek hızlı kağıt makinelerinde süspansiyonun düzenli ince bir levha halinde makine eni boyunca dağıblması yalnız hidrolik açısından bile önemli bir sorundur. Kaldı ki bir de liflerin belirli bir dağılım düzeninde tutulması sorunu da eklenirse bu sorun kağıt yapımı İşlemlerinin en karmaşığı olarak karşımıza çıkmaktadır.
Şekil 8.4'de görüldüğü gibi, eski tip açık hamur kasalan çok yavaş hızdaki kağıt makineleri üzerinde kullanılmışlardır. Burada, süspansiyon sonsuz eleğe eleklerden az veya çok iyi dağılmış koşullarda bir İç boru yardımıyla verilmektedir. Burada asıl sorun; hamuru, hamur kasasına yavaş kanşhrma ile, kümelenmeleri önleyecek bir biçimde veya Ölü alanlar yaratmadan ve fazla anafordan kaçınarak vermektir. Eski tip hamur kasalannda süspansiyon engeller ve geçitlerden geçirilerek akım hızlandınlmakta ve makaslama oranı artinlmaktaydifBrezfnski 1970).
Hamur kasasında konsantrasyon arbnlırsa formasyon bozulmaya başlar. Dolayısıyla, kağıt özellikleri de bozulur. İyi bir formasyon ve kağıt özelliği için düşük konsantrasyon gereklidir. Buna karşılık konsantrasyon azaldıkça tutunma da azalır.
Hamur kasasının görevlerini aşağıdaki gibi sıralamak mümkündür(Reese 1991).
• Makine genişliği boyunca tek düze ve stabll akım hızı sağlamak, • Sıcaklık, basınç ve cetvel ağzı açıklığından bağımsız olarak
geomebik olarak stabil, belli bir cetvel ağzı dudak geomefrisi sağlamak,
• Minimum çökelme İçeren iyi dağıtılmış bir lif süspansiyonu elde etmek,
• Akımın sisteme veriliş hızı, akımın çarpışma biçimi ve açısı ve gramaj profilinin gerekli kontrollerini sağlamak,
• Çalışbrmanın kolay olmasını sağlamak ve sistemi temiz tutmak.
Bir hamur kasası 3 ana bölümden oluşmaktadır. Bunlar, dağıbalar, düzenleyiciler ve cetvel ağzıdır. Dağıbalar, başlangıç akımını makine eni boyunca akım şeritlerine bölme görevini yerine getirir. Aktmı düzenleyici bölüm ise akımı dağıbcıdan alır ve konbollü, küçük ölçekli türbüians içeren tek düze bir akım haline dönüştürmek üzere stabilize eder. Cetvel ağzı, akımı elek hızına yakın bir hıza getirir ve cetvel ağzı açıklığını ve akımın çarpışma koşullannı konbol eder. Hamur kasası dizaynını etkileyen birçok hidrodinamik ilkeden söz edilebilmektedir. Bu/ılardan önemlileri aşağıya çtkanlmışhrfReese 1991).
311
• Hızlanan akım İçeren birbirine komşu akım kanallan akımı stabilize eder ve uzunluğuna yönde akımı yayar.
• Geniş bir kanaldaki akımın birbirinden uzaklaşması 8°'nin üzerindeki büyüme açılarında stabll akım vermemektedir.
• Akım kararsızlıkları, anaforlara, ayrılmalara ve akımın geri boşalmasına sebep olur.
• Delikli silindire veya delikli levhaya sahip ayrılan bir kanal boyunca bir basınç düşüşü yaratmak için ayrılma açısı 20°'den daha büyük olmalı ve bu korunmalıdır.
• Yönü değiştirilen akım, akım yönünde bir girdap oluşumuna sebep olur. Akım kanalındaki mesafenin değişmesi türbülansa, ayrılmalara ve kararsızlıklara sebep olur.
• Tek düze olmayan bir akımın geri dönüşü girdap oluşturur. • Bir T bağlanbsıyla akımın bölünmesi kararlılığı bozar.
Hamur kasası tipleri arasında önemli farklılıklar bulunmakta olup formasyon, lif yönlenmesi, büyük ölçekli gramaj değişmeleri ve kağıt özellikleri yönünden farklılıklar gözlenebilir. Hamur kasaları bazı genel tiplere ayrılabilirler. Ayınm genellikle kasa İçindeki akım durumuna göre yapılır. Ancak, kullanılan deyimler çok farklılık gösterebilmektedir. Buna göre, hamur kasalarını üç grup albnda toplamak mümkündür.
1. Açık tip hamur kasalan 2. Hava yastıklı hamur kasalan, 3. Hidrolik veya basınçlı nozül tipi hamur kasalan.
8.2.2.1. Açık Tip Hamur Kasaları
Açık hamur kasalan, adından da anlaşıldığı gibi süspansiyonun yüzeyinin atmosfere açık bulunduğu sistemlerdir. Bu kasalarda, cetvel ağzındaki basınç miktarı hamur kasasındakl süspansiyonun yüksekliğinin azaltılıp arbnlmasıyla ayarlanır. Kasa İçinde akım düzenleyici barajlar vardır. Bu tip kasalar, hızları 250 m/dak/yı geçemeyen eski tip yavaş makinelerde kullanılmaktadır. Avantajı ekonomik olmasıdır. Cetvel ağzındaki akımın hızı, elek hızına yakın olup kasa içindeki süspansiyonun yüksekliğine bağlıdır ve aşağıdaki şekilde hesaplanabilir.
V = KJ2çfti Buradan h = ~ x ~ dir V 2g K Burada:
V: Akımın hızı cm / san., g : Yerçekimi ivmesi, 981 cm/san*. K : Kasanın geomebik yapısına ve konsantrasyona bağlı bir
katsayı olup deneysel olarak belirlenir; orta hızlar için K = 0,85-0,90 olarak alınır.
h : Süspansiyonun hamur kasası içindeki yüksekliğidir.
Örnek: 180 m/daklık bir akım hızı elde etmek İçin kasa içinde süspansiyon yüksekliği ne olmalıdır? K : 0,9 olarak alınırsa ve 180 m/dak. yı cm/san.'ye çevirirsek 300 cm/san. olur. Buna göre aşağıdaki eşitliği yazabiliriz:
vz 30°2 „„m h = - = - = 57cm. 2 g K 2 2 x 9 8 1 x 0 . 9 z
Elek hızına tekabül eden teorik süspansiyon yüksekliğinden fazk yükseklik kullanılması kağıt formasyonunda sorunlar yarabr. Keza teorii yükseklikten çok düşük yükseklik kullanılması da sorunlar yarabr Uygulamada genellikle teorik yüksekliğin %80-951 arasında bir değeı kullanılmaktadır.
8.2.2.1.1. Çok Engelli Açık Hamur Kasası
Şekil 8.11'de görülen açık hamur kasasında süspansiyon bir boru vey< kanalla arka taraftan gelir ve birçok engellerden geçerek akın ayarlanır(Strauss 1970).
Şekil 8.11. Çok engelli açık hamur kasası.
Birinci ve üçüncü engeller ayarlanabilir olup hızı düzenlemede kullanılmaktadır. Bu kasanın birçok değişik şekli yapılmıştır. Bunlar asıl cetvel ağzından önce iç cetvel ağzı bulunan tip, cetvel ağzı İçinde delikli silindir bulunan tip v.s. dir. Çok borulu giriş tipi hamur kasası akımı en İyi düzenleyen olmuştur. Bu kasalann çoğu hala kullanılmaktadır. Öncelikle, küçük ve hızı 250-300 m/dak.'nın altında olan makinelerde kullanılabilmektedir.
8.2.24.2. Delikli Silindire Sahip Açık Hamur Kasaları
Engelli kasaların düzensiz akımiannı düzeltmek ve kasa içinde oluşan ölü noktalan ortadan kaldırmak için Şekil 8.12'de görülen kasa tipi ge!iştiıilmiştir(Strauss 1970). Bu kasaya 5 silindirli kasa da denir. Sabit engeller yerine süspansiyonu dağıtmak ve düzenleme için delikli silindirler kullanılmaktadır.
Şekil 8.12. Silindirli açık hamur kasası.
Hamur bir boğazdan ve delikli silindirler üzerinden geçerek ortadaki iki silindirden sonra cetvel ağzındaki delikli silindirlere gelir. Genellikle, boğaz ve cetvel ağzı silindirlerinin delikli kısım alanı %50-60. ortadakilerde ise %40-50 dlr. Bütün delikli silindirler düzenli, yavaş dönmeli ve dizaynı lif birikmelerini önleyecek biçimde yapılmalıdır. Ortadaki silindirlerde delik alanının azalması süspansiyonu hızlandım, akımı düzenler ve lif kümelerini dağıtıcı etki yapar. Normal olarak cetvel ağzındaki delikli silindirin cetvel ağzına olan uzaklığı
314
delik çapının 15 kabdır. Böylece, her delikten çıkan bireysel akımlar yeniden dağılacak zaman bularak eieğe şerit halinde geçmezler. Bu tip hamur kasasının üç silindirli olanlan bulunduğu gibi silindirlerin yerinin değişik olduğu çeşitli tipleri de vardır(Strauss 1970).
i Makine hızı arttıkça açık kasalarda süspansiyon yüksekliğini aşın
ölçüde artırmak gerektiği gibi, kasa içinde ölü alanlar oluşmakta, hacim artmakta ve homojenleştirme zorlaşmaktadır. Makine hrzı 350 m/dak.'yt geçince açık hamur kasalan ile çalışmak mümkün olmadığından kapalı tip hava basınçlı hamur kasalan ile çalışma zorunluluğu doğmuştur. Bu kasalarda basınç yaratmak için sıvı yüksekliği yerine basınç kullanılmaktadır. Bu basınç hamur kasasına bağlı bir kompresör veya vakum pompası ile sağlanmaktadır. Sabit süspansiyon yüksekliği ise yan taraftan taşırma sistemi ile sağlanmaktadır. Şekil 8.14'de görüldüğü gibi kasa üzerinde bir temizlik girişi ve ayrıca, seviye kontrolü için bir pencere bulunmalıdır(Bolam 1971, Vllars 1978).
Örneğin .makine hızı 600 m/dak. ise ve süspansiyon yüksekliği 50 cm. ise toplam yükseklik ne olmalıdır? Yukanda verilen formüle göre,
. 1000x1000 c o n
h = r = 620 cm. dlr. 2 x 9 8 1 x 0 . 9 2
Buna göre uygulanması gereken basınç 620-50 = 570 cm. olacakbr. Kapalı 1 kasalar ölü noktalar yaratan, pislikler ve lif biriktiren engeller İçermezler. Kapalı kasalar paslanmaz çelikten yapılmış olup içerisi kaygan, ölü noktalar oluşturmazlar ve temizlenmelerinin kolay yapılması gerekir. Bir hamur kasası ortalama 15 yıl dayanır. Temizliğin yetersiz olması kınlmalara neden olabilir. Temizlik girişi normal boy bir insanın girebileceği kadar olmalıdır.
8.2.2.2. Hava Yastıktı Hamur Kasalan
Şekil 8.11 ve Şekil 8.12'dekl hamur kasalan kapablır ve hava basına sağlayan sistemlerle donablırsa modern hava yasbklı kasalara benzerler. Şekil 8.13 ve Şekil 8.14'de görüldüğü gibi hava yasbklı hamur kasalan tamamen kapalı olup hava odası denen bir boşluk ihtiva ederler. Makine eni Doyunca süspansiyon düzeyi belirli bir yükseklikte tutulur. Hava basına veya vakum artırılarak ya da eksiltilerek, cetvel ağzına uygulanan basınç, dolayısıyla akım hızı artınlır veya azaltılır. Şekil 8.12'de görüldüğü üzere silindirlerin dönmesinden doğan köpükleri yok etmek ve cidarlarda lif birikmelerini önlemek için süspansiyonun sıcaklığına eşit sıcaklıkta taze su veya beyaz su püskürtülür. Sıcaklığın benzer olması termik şoklan önlemek açısından önemlidir. Şekil 8.13'de çeşitli hava yasbklı hamur kasalan ve Şekil 8.14'de kapalı bir hamur kasasının içten görünüşü ile cetvel ağzı görülmektedir.
315
/ Merkezden beslemeli • manifold dağıbcı
At Engel l i kapalı hamur kasası(Alfe Chalmers)
C: Delildi silindirli ve düşey cetvel ağızlı h a m u r kasası(Bebit Corp.).
• Daralan boru manifold akım dağıbcı
B: MuKipbt h a m u r kasası
Daralan boru mani fo ld t ] akım dağıbcı —[ {
Şekil 8.13. Hava yasbklı hamur kasalan(Brezinskl 1970).
Şekil 8.14. Kapalı bir hamur kasasının içten görünüşü ve cetvel ağzı(Strauss 1970).
Bu hamur kasalarında üst cetvel ağzı dudağının çeşitli tipleri kullanılmakta olup genel ve kısmi ayar düzeneğine sahipb'r. Genel ayar ön levhanın hareketi ile yapılır. Alt dudak yatay olarak ayarlanabilir. Bu tip kasaların sık rastlanan bir sorunu üst kısımda hava toptanmasıdır. Cetvel ağzındaki boşalma hızı tümüyle pompadan gelen basınçla kontrol edilir. İşlemin bir diğer özelliği de santrifüjlü pompaların hafif periyodik dalgalanmaları olup elek üzerine olan akımı etkilediğinden bu konuda önlem alınmalıdır. Pompanın dizaynı iyi olmalı, bazı hallerde ise pompa ile kasa arasına bir bölme konmalıdır. Bu tip hamur kasalan orta hızdaki makinelerde başarıyla kullanılmaktadır. Hava yasbklı hamur kasalannda basınç ayan ya basınçlı havayı temin eden kompresörün devrini değiştirmek ya da otomatik vana vasıtasıyla kasa İçine verilen havanın mlktannın değiştirilmesiyle gerçekleştirilir.
Şekil 8.15'de görüldüğü üzere hamur kasasına gelen hamur taşıyıcı boru iki kola ayrılır. Ana kol üzerindeki otomatik vana ise seviye ayannı temin eden vanadır. Bu vananın çalışabilmesi İçin gerekli basınçlı su seviye düzenleyicisi tarafından sağlanır. Sistem devreye alınırken ana vana tam açılır. Hamurun bir kısmı yardımcı vanadan gelecek şekilde ana vana bira; kapatılır. Bu şekilde yardıma vana devreye alınmış olur. O anda hamuı kasasındaki mevcut hamurun seviye durumuna göre basınç düşürücüye belirli bir basınç farkı intikal eder. Bu basınç farkına uygun olaraV dönüştürücü 0-15 psl arasında bir çıkış basına oluşturur ve bu basınçl havayı seviye düzenleyiciye gönderir. Böylece, seviye düzenleyicide yenide bir basınç yaratılmış olur. Bu basınç otomatik vananın memranına tatbll edilir. Bu basıncın miktanna göre otomatik vana açılıp-kapanmak suretiyle hamur kasasına giden hamur miktarı azaltılıp çoğaltılır.
:-©-©--Temir hava
O S e v i y e d ü ı e n l e y l d
A n a v a n a k u m a n d a s ı
Şekil 8.15. Hava yasbklı hamur kasalannda seviye düzenleme şeması.
8.2.2.2.1. Del ik l i Si l indir ler (Perforated Rolls)
Üzerinde delikler bulunan İçi boş, paslanmaz çelikten yapılmış eğilmes
minimum olan silindirlerdir. Üzerlerindeki delikler yuvarlak, düzenli olarak dağılmış ve delik kenarları liflerin takılmaması için kayganlaştırılmıştır. Delik çaplan ihtiyara göre değişir ve delik alanı kasaya girişteki silindirlerde %35 -45, cetvel ağzına yakın olanlarda İse %45-55 arasındadır. Delikli silindirlerin görevleri akımın hız profilini düzenlemektir. Delikli silindirler, düzenleyici ızgara gibi hareket etmektedir. Lifler tarafından bkanmamalan İçin 8-10 devlr/dak. Iık hızla dönmekte olup çapları makine genişliğine bağlı olarak değişmektedir.
Şekil 8.14'de görüldüğü gibi cetvel ağzına yerleştirilen düzenleyici silindir mlkrotürbülans yaratmak içindir. Çünkü, hamur kasası içindeki türbülans lif kümelerini makaslamak ve düzenlemek İçin fazla büyüktür. Düzenleyici silindirin görevi lif uzunluğu ve konsantrasyon artbkça daha da önemli olmaktadır(Kraft hamurundan çimento torba kağıdı üretimi gibi). Bir mlkrotürbülans yoğunluğu ve büyüklüğü ile karakterize edilir. İyi bir etki elde edebilmek için şunlar gerekl!dir(Vilars 1978).
• Silindir üzerindeki deliklerin alanı/ toplam alan oranı %56'ya yakın olmalıdır.
• Deliklerin çapı (D) 25 mm.'den küçük olmalıdır. Vortex oluşumunu önlemek için silindirin kasa yüzeylerine olan mesafesi 3 mm. den az olmalıdır.
• Silindir içinde ölü zonlar oluşmaması İçin silindirin dönüş hızı çok yüksek olmamalıdır.
İlk yapılan bazı delikli silindirler ince kapsüllü idiler. Daha sonra, liflerin takılmasını önlemek için kauçuk, fiberglas gibi maddelerle kaplanmışlardır. Son zamanlarda ise çok parlak yüzeyli ve kalın kapsüllü paslanmaz çelikten delikli silindirler yapılmaktadır. Böylece, liflerin deliklere takılmaları önlenmektedir. Bazı yapımcılar lif özelliğine ve kullanış yerine göre delikli silindirlerin kalınlık, delik çapı gibi özelliklerini değiştirmektedirler. Tablo 8.1'de hamur kasasının değişik yerlerine yerleştirilen delikli silindirlere ait özellikler veri!miştir(Vilars 1978).
Tablo 8.1. Kullanma yerine göre delikli silindirlerin özeiliklerl(VHars 1978).
Kullanma yeri
1. Silindir Kısa lif Uzun lif
2. Silindir Kısa lif Uzun lif
Cetvel ağzından önce Çok uzun liflerle
Delik alanı/Toplam alan (R), %
30-40 30-40
4 40
50-56 45
Delik çapı D, mm.
25 25
25 25 18 18
Kapsül kalın, e, mm.
318
Delikli silindirlerin en önemli kusuru delikler İçinde ve kenarlannda liflerin takılarak birikmesidir. 10-15 m/dak.'lık normal bir çevresel hız lif birikmesini sınırlar. Aynca, delikler arasında yeterli bir mesafe bırakarak ve delik çapı küçük tutularak lif birikmesi önlenir.
8.2.2.3. Hidrolik veya Basınçlı Nozul Tipi Hamur Kasaları
Son zamanlarda hamur kasalarında kompakt, delikli silindirler, dönen elemanlar ve hava odası bulunmayan kasalara doğru önemli bir gelişme olmuştur. Hava yasbklı kasaîann mantıksal devamı olan bu hamur kasaları "giriş" olarak da adlandırılmaktadır. Bu uygulamada sanbifüjlü pompadan cetvel ağzına kadar bütün sistem süspansiyon İle doludur. Sistem İçinde az süspansiyon bulunması ve serbest hava alanının bulunmaması onu hidrolik dalgalanmalara karşı son derece hassas kılar. Temizleme zor olduğu gibi yeterli hız sağlanamaz ise çamur birikmeleri de olabilir. Hidrolik hamur kasalannda sık rastlanan bir sorun üst kısımda hava birikmesidir. Cetvel ağzındaki akım hızı tamamen pompadan gelen basınçla kontrol edilir. Sanbifüjlü pompalardaki periyodik dalgalanmalar elek üzerindeki akımda değişmelere neden olur. Pompa dizaynı iyi olmalıdır. Bu sorunu gidermek için bazen, pompa İle kasa giriş! arasında hava odası kullanılır.
Hidrolik hamur kasalannın gelişmesi çift etekli makinelerin gelişmesinde en büyük etken olmuş ve orijinal olarak bu kasalar çift elekli makineler için dizayn edilmiştir. Çift elekli makinelerde su çıkarma zonu kısadır. Kağıt safihası çok kısa sürede oluşur ve kağıdın strüktürü artık elek üzerinde düzeltilemez. Bu nedenle, kağıdın strüktürü doğrudan elek üzerine gönderilen akımın özelliklerine bağlıdır. Dolayısıyla, delikli silindirli hamur kasalannın akımı çift elekli makineler için yeterli olmamaktadır. Hidrolik hamur kasalannda akımın homojenliği küçük ölçekli türbülanslaria iyileştirilmiştir. Bu kasalar daha sonra Fourdrinier makinelerine de adapte edilmiş olup halen kağıt kalitesini ve gramaj değişikliklerini azaltarak hammadde kullanımını İyileştirmek amacıyla kullanılmaktadır.
Hidrolik hamur kasası İçinde oluşan küçük lif kümeleri her yönde yönelmiş lif İçerdiğinden, yüksek türbülanslı kasalarda lifler daha çok Z yönünde yönlenirler. En azından bu lif kümeleri elek üzerinde maruz kaldıkları makaslama kuvvetlerine kısmen mukavemet ederler. Bunun sonucu olarak ta kağıdın strüktürü tabakalı olmaktan çok keçeleşmlş bir yapıya sahiptir. Oysa, bir delikli silindire sahip kasa ile yapılan kağıdın yapısı belirgin olarak tabakalı yapıdadır(Nurmlnen et al. 1982).
Şekil 8.16'da hava odası sistemi kullanan nozul tipi bir hamur kasası görülmekted!r(Strauss 1970). Burada hava odası dalgalanma ve tibeşimleri önlemek için konmuştur. Bu kasa temizlik kağıdı ve kraft kağıdı yapımında kullanılmaktadır. «
319
Hidrolik hamur kasaları krom nikel çeliğinden yapılmış olup hamurla ilişkide bulunan bütün kısımlar korozyona dayanıklı olmalıdır. Bazı koşullarda paslanmaz çelik yeterince dayanıklı olmadığından aşınmaya daha dayanıklı alaşımlar kullanılmaktadır. Hidrolik kasalar yoğun bir mikrotürbülans yarabriar, özellikle çift elekll makinelerde açık hava ile temasta olan hava yasbklı hamur kasalan yeterli mikrotürbülansa sahip akım veremediklerinden çift elekll makinelerde kullanılamazlar. Hidrolik kasalar bir çeşit enjektör gibi akım verirler.
Şekil 8.16. Nozul tipi hamur kasası (Strauss 1970).
Hidrolik hamur kasalan tamamen lif süspansiyonu ile dolu olup bu sayede sistem içinde daha yüksek hızlara ulaşmak mümkün olmakta, akımı yavaşlatma İçin kullanılan türbülansı yaratma gerçekleştirilebllmekte, akımın yönü değiştirilebilmekte ve enine yöndeki kademe değişiklikleri mümkün olabilmektedir. Bunları başarmak için kullanılan üç temel kural bulunmaktadır. Bunlar; akım başlıklan, kademe dağıbcılar ve sabit akım düzenleyici aygıtlann değişik versiyonlannı kullanan hamur kasa!arıdır(Reese 1991).
8.2.2.3.1. Hidrolik Hamur Kasası Tipleri
Son on yılda hamur kasasmdaki gelişmeler, makine yönünde kanşıklık yaratmadan ve enine yönde hız farkı oluşturmadan makine genişliği boyunca tekdüze ve stabll bir akımı makineye verme üzerinde olmuştur. Bugünün hamur kasalarını tartışmaya anahtar teşkil eden birçok gelişmeden söz edebiliriz. İlk olarak, hamur kasasının İçine ve hemen arkasına gelen akım sistemine özel dikkat gösterilmelidir. İkinci olarak, tüm modem hamur kasalan, makinenin genişliği boyunca tek düze bir basınç ve akım yaratmak
için gittikçe İncelen, makine enine yönde akımı dağıtan başlıklara sahiptir. Son on yıldaki gelişmeler olmamış olsaydı gittikçe İncelen akım dağıbcı başlıklar yaygın şekilde kullanılamayacak^ Makine enine yönde cetvel ağzının iyi ayarlanması tüm kağıt birlerinin kalitesini iyileştirmek İçin gramaj ve rutubet profilinin daha doğru ayarlanmasını mümkün kılmaktadır(WaIler 1987).
Turboflovv (Valmet)
Ortalama hızı 4 m/san. olan bir akım dağıtıcısı vardır. Daralan borularda hız 6 m/san., lamelll kısımlarda İse 2 m/san. dîr. 600 mm. uzunluğundaki lamelli kısım birbirine paralel eğik İnce yüzeylerden oluşmuş olup yüksek frekanslı mlkrotürbülanslar meydana getirir. Üst yüzeyi kaldınlabildiğinden İçinin temizlenmesi ve konbolü kolaydır. Şekil 8.17'de görüldüğü gibi akımın çıkısında ait dudağı sabit ve üst dudağı hassas olarak yatay ve düşey yönde ayarlanabilen bir cetvel ağzı vardır(Perol 1974). Bu hamur kasalan sonsuz elek üzerinde de kullanılabilmektedir. Çift elekll makinelerde 1500 m/dak. hız yapabilmektedir.
Şekil 8.17. Turboflovv nozul hamur kasası(Valmet).
Flo Set ( Dominion )
Flo Set aşağıdaki kısımlardan oluşur. » v • Akını düzensizliklerini ayarlayan hava yasbklı bir dağıtıcı, • Daralan borularda üniform bir akım ve makine eni boyunca profili
sabit bir basınç sağlayan konik bir kollektör, • İyi bir homojenleşürme için açısı 90° olan bir kanşbrma odası, • Akımı stabilize etmek İçin bir venturl seksiyonu, • Bir düzeltme seksiyonu f
• Kontrollü mikrotürbülans sağlayan bir ayarlama odası, • Çift elek arasına kolaylıkla akım enjekte eden bir cetvel ağzı.
Şekil 8.18'de bir Flo Set hamur kasası görülmektedlr(Robbi 1974).
Eğer, düzeltme seksiyonu kasanın kalbi ise cetvel ağzı odası beynidir. Gerçekten, burada oprjmal boyda lif kümeleri oluşturmak için kontrollü bir mlkrotürbülans oluşturularak lifler süspansiyon İçinde düzenli olarak dağıtılır. Cetvel ağzı enjektör tipinde oiup İki elek arasına nüfuz edecek yapıdadır; böylece, akım serbest hava ile temasa gelmez. Ayarlama cetvel ağzının açıklığı ve akım hızının artırılıp azaltılmasıyla (çok yüksek olup 10 m/san. kadardır) sağlanır. Hamur konsantrasyonu geleneksel hamur kasalarından yüksek oiup %1,1 dolayındadır.
cetvel ağzı odası
Şekil 8.18. Flo Set hamur kasası.
Converflo ( Beloit)
Bir seri tüplerden oluşan primer dağıtıcının görevi besleme borusundan gelen akımı makine eni boyunca dağıtmaktır. Bu kısım iki adet delikli levhadan oluşur ve öndekinln delikli alanı %5,8, ileridekininkl İse %18 dir. Şekil 8.19'da görüldüğü üzere cetvel ağzına yakın kısımda ise belirli sayıda İnce plasük safihalar vardır ve makine eni boyunca uzanıriar(Brezinski 1970). Bu levhalar dikey banklar üzerine tespit edilmişlerdir ve bunlar arasından akımın geçmesi için büyük çaplı delikler açılmışbr. Bu sistem çok küçük çaplı mlkrotürbülans oluşturabilir, akım çok stabil olup lifler iyi dağılmışbr. Hem çiftelekli hem de sonsuz elek üzerinde kullanılabilir.
Şekil 8.19. Converflo hidrolik hamur kasası (Beloit).
322
Sym - Nozzle
Hemen bütün hidrolik hamur kasalannın çalışma ilkesi benzer olup hamur kasası içerisindeki türbülans makaslama kuvveti doğuran ince akım kanallan yardımıyla sağlanır. Böylece, yüksek frekanslı mlkrotürbülans yarablır. Küçük akım kanallan geniş ölçekli türbülansın oluşmasını ve akıma aktanlmasını önlerler. Bu şekilde kağıt içinde büyük gramaj değişmeleri etkili bir şekilde önlenir. Şekil 8.20'de yüksek frekanslı türbülans oluşturan hidrolik hamur kasalanndan Sym-Nozzle görülmektedlr(Nurminen et al. 1982). Hamur kasası üzerinde bir hava odası ve üst yüzeyi temizlik için açıp kapayan bir düzenek vardır. Şekilde aynca akımı düzenlemek için dizayn edilmiş A-A ve B-B kesitlerindeki İnce kanallann dizaynı görülmektedir.
Şekil 8.20. Yüksek türbüianslı Sym-nozzle hamur kasası
8.2.2.3.2. Özel Hamur Kasaları
8.2.2.3.2.1. Çok Tabakalı Hamur Kasası: Çok tabakalı bir hamur kasası, her tabaka için ayn bir makine enine yönde dağıtma kanalı ve hamur kasasının bir uçundan diğer uçuna kadar farklı tabakalar arasında akım aynalara sahiptir. Hamur kasasının daralan kısmında aynm kanatlan bulunur. Bu kanatlar, lif süspansiyonunun kalınlığı kadar rijitilği İçinde önemlidir. Akımın son şekil ve nozul (hamur kasasının en daralan bölgedeki) uzunluğu ile İlgili olarak kanat uzunluğu önemli değişkenlerdir. Bir kanadın arkasında yer alan akma bölgesindeki türbülans seviyesi minimum olmalıdır. Bu, oldukça ince bir uçla daralan bir akım kanat şeklini gerekli kılmaktadır. Çok tabakalı hamur kasası Şekil 8.21'de görülmektedir.
İ ç t a b a k a
İ ç e l ek
Orta tab.-
. — -~ Dış elek
- S u çıkarmanın ' başlaması
Dış Tabaka Şekil 8.21. Çok tabakalı hamur kasası.
Kanşım içinde yarablaı» küçük ölçekli türbülans oldukça hızlı şekilde dağıblacakbr. Kör akım kanat kenarlan akımda farklı tabakalar arasındaki
323
daha büyük karışbrma harekeb'yle periyodik olarak kümelenme meydana getirecektir. Aynm kanatlarının uzunluğu ile İlgili olarak çelişik İki gereksinim vardır. Farklı tabakalar genişleyen kanatlarla hamur kasasının daralan bölgesinin dışında tamamen aynlabllmektedir. Bununla birlikte, belirli bir türbülans genişleyen kanatlar boyunca yarablmaktadır; böylece, tabakalar arasında küçük ölçekli akım karışımlan önemli olmaktadır.
Kanatlar, hamur kasasının daralan bölgesinin birbirine en fazla yaklaştığı kısmın iç tarafında son bulursa daralan kısımdaki akım yönlenmesi sırasında negatif basınç yükselmesi nedeniyle incelecektlr. Aynca, hamur kasasının dışından önce negab'f basınç yükselmesi nedeniyle akım düzensizlikleri stabilize edilecektir. Bununla birlikte, önemli bir lif kümelenmesi hala farklı kanallarda bulunacaktır. Yüksek kaliteli, tabakalanmış akım elde edebilmek İçin ilave iyileştirme çalışmalanna gerek vardır. Seyreltme kontrolü kullanılarak makine enine yön profillenmesi için yeni teknolojinin uygulanması çok tabakalı bir hamur kasasındaki bireysel tabakalann gramaj kontrolü için gereklidir.
8.2.2.3.2.2. Yüksek Konsantrasyonu Hamur Kasaları: Genellikle klasik safiha eldesi %1 ve daha düşük konsantrasyonda gerçekleştirilir. Yüksek konsantrasyonda safiha oluşumu daha düşük hacimsel akım anlamına gelmektedir. Böylece, sistemde yer alacak sistem içi akım kanallarının çapı daha küçük ve pompalann daha düşük boyutlu olması mümkün olacakbr. Bu nedenle yüksek konsantrasyonlu safiha oluşumu hem yabnm maliyetinin azalblması ve daha düşük enerji tüketimine imkan tanıması bakımından önemli bir potansiyele sahiptir. Yaklaşık %3 konsantrasyonda çalışan yüksek konsantrasyonlu bir hamur kasası 1970lerde STFI tarafından geliştirilmiştir. Buradaki temel amaç, lif süspansiyonunu akıcı kılmak ve daha sonra 2-3 mm incelikteki bir kanalda akımın türbülansını azaltmakbr. Böylece, geometrik olarak daha büyük lif kümelerinin oluşumu önlenmiş olacakbr. Yüksek konsantrasyonlu hamur kasası Şekil 8.22'de görülmektedir. Yüksek konsantrasyondaki safiha oluşumu bir boşaltma sistemi olup hamur kasasından aynlan akım şeritleri mekanik olarak bir araya toplanmış bir lif ağı içermektedir. Son safiha yapısının çoğunluğu hamur kasasının İçinde oluşur. Bu nedenle sistem geleneksel hamur kasası sistemleri ile safiha oluşumundan oldukça farklıdır(Waller 1987, Norman 2000).
Şekil 8.22 Yüksek konsanbasyonlu hamur kasası.
8.2.3. CETVEL AĞZI VE ÖZELLİKLERİ ( Slices, Les Levres )
Cetvel ağzı hamur kasasının ön alt kısmında bulunan iki adet dudaktan oluşan bir yarık veya açıklığı 1-1,5 cm dolayında olan dikdörtgen şeklinde bir menfezdir. Dudaklar paslanmaz metal, bronz, çelik veya dökme demirden yapılır. Dökme demir çelik veya kauçuk kaplıdır. Modern makinelerde paslanmaz çelik kullanılmaktadır. Dudaklar son derece rijit olmalı, eğilmemelidir. Alt ve üst dudakların pozisyonlan birbirlerine göre ayarlanarak hamur kasasından aldığı süspansiyonu düzgün bir akım haline dönüştürerek formasyon alanına verir.
Cetvel ağzı göğüs silindiri üzerinde olup üst parçasına üst dudak, alt parçasına da alt dudak denir. Dudakların görevi akımı oluşturmak olup ara-lanndaki agklık konsantrasyona ve gramaja bağlı olarak değişir. Alt dudak çok nadir ayarlanır ve makine çalışırken ayarlanmaz. Üst dudağın ayarı iki çeşit olup tam ayarda alt dudağa oranla pozisyonu ayarlanır. Seksiyonlar halinde ayar İse her 10-15 cm. de bir ayar vidalan yardımıyla yapılır. Makine eni boyunca gramaj ölçümleri yapılır. Örneğin, bir gazete kağıdında 50-48-49-48-45-44-46-49-50 g/m2 gramaj ölçümleri yapılmış olsun. Orta kısımlarda düşük gramaj görülmektedir. S.,6. ve 7. kısımlarda gramaj düşüktür. Bu kısımlarda vidalar biraz daha açılarak süspansiyon çıkışı artınlır ve gramaj 50 g/m2 ye yaklaştırılır. Cetvel ağzı açıklığı ise üst dudağı önden eğerek ayarlanabilir. Alt dudak eleğe 6 mm. den daha yakın olmamalıdır.
İdeal olarak akımın kesiti dikdörtgen, hız makine eni boyunca aynı ve süspansiyonun lifleri tümüyle dağılmış olmalıdır. Dudaklar rijit ve kenarları sivri olmalıdır, aksi halde stabil akım elde edilemez. Cetvei ağzı dalma temiz tutulmalı, liflerle pisliklerin takılmasını ve birikmesini önlemek için dudakların İç yüzeyleri son derece kaygan ve pürüzsüz olmalıdır.
Cetvel ağzının dizaynı ve çalışması son derece önemlidir. Çünkü, kağıt safihası bu noktada şekillenmeye başlar. Cetvel ağzından önceki bütün aygıtlar ona düzenli dağılmış bir süspansiyon vermek amacına yönelmiştir. Cetvel ağzının dizaynı aşağıdaki İşlevleri yerine getirebilecek şekilde yapılmalıdır(Sbauss 1970):
1. Süspansiyonu makine eni boyunca üniform bir şekilde dağıtmalı, ufak değişiklikleri ayarlayabilecek düzeneğe sahip olmalıdır.
2. Ağız açıklığı, dolayısıyla akım hızı elek hızıyla belirli oranlar içinde ayarlanabîlmelidir. Ağız açıklığı kağıt kalitesini etkileyen en önemli faktördür.
3. Akım açısı ve elek üzerine çarpma çizgisi kontrol edilebilmelidir.
Açık hamur kasalarında cetvel ağzı arkasındaki süspansiyonun yüksekliği " H " ile akım hızı " V " arasındaki ilişki aşağıdaki şekilde yazılabilir(Kennedy et al, 1962, Brezlnski 1970, Strauss 1970)
V = Cj2gH
Burada, Cv Boşaltma katsayısı otup yaklaşık olarak birçok cetvel ağzı için 1.0 dır. Delikli silindirlere v.s. ye sürtünme sonucu kayıplar olması halinde Cv muhtemelen 0,98 dolayına İnecektir.
Cetvel ağzını terkeden akım kısa bir müddet kalınlık yönünden İncelmeye devam eder. Şekil 8.23de görüldüğü gibi akımın büzülme ve krvnlmasını etkileyen İki değişken L/b ile d/B dlr. B = Cetvel ağzının hemen gerisindeki akım derinliğidir. p= Eğilme açısıdır. Buna göre yapılan hesaplarla akımın geometrisi ayarlanabilirfKterekes 1981)..
Cc: Büzülme katsayısı b: Cetvel ağzı açıklığı d: En dar noktada akım kalınlığı LÎ Alt dudağın fazla uzantısı
i
d
f d=Cc.b
Cc=d/b
Şekil 8.23. Cetvel ağzında akımın incelmesi ve büzülme katsayısı (Kerekes 1981).
Akımın incelme noktasında fışkırma hızına erişilir. Bu noktadaki enine kesit alanına Av dersek
Av = CcxAs dir.
Cc büzülme katsayısı olup gerçek bir nozul tipi cetvel ağzında yaklaşık olarak 1.0 dır. Diğer hallerde 0.85-0.95 veya 0.65-0.75 arasındadır. As Cetvel ağzı açıklığı alanıdır.
Cetvel ağzından akan akımın miktan aşağıdaki eşitlikle bellrlenebilIr(Kerekes 1981)
Q = A v x V = C c x C v x A S l / 2 p l = C q x AsV2gH
Burada, Cq Boşalma katsayısıdır, birçok hallerde Cq ile Cc ye eşittir. Cv İle Cq arasındaki fark önemli olup yanlış katsayı kullanılması hesap hatasına neden olur(Kerekes 1981, Kennedy et al. 1962).
V elek hızı için hesaplanan H değeri, Cv 1.0 alınması halinde teorik süspansiyon yüksekliği adını alır. Birçok kağıt makinesi %0-10 arasında
326
teorik süspansiyon yüksekliğinden daha düşük süspansiyon yüksekliği ile çalışırlar. Böylece, süspansiyon ile elek hızı arasındaki fark lif kümelerinin dağılmasını sağlar ve daha iyi bir formasyon olunur.
Cetvel ağzından boşalan süspansiyon miktan aşağıdaki formüle göre de hesaplanabilirfStrauss 1970).
Q~bxlxv
Burada, Q: m3/san. olarak boşalma miktan, B: Cetvel ağzı açıklığı(m. cinsinden), I: mebe olarak cetvel ağzı uzunluğu, v: m/san. olarak akım hızı.
Alt dudağın eğimi ve pozisyonu bir defa ayarlandıktan sonra sabit kalır. Alt dudak rijit olmalı ve öbememelidir, sürekli temiz olmalıdır. Üst dudak parçalardan oluşmuştur, hem alt dudağa oranla açıklığı, hem de 15-20 cm. de bir kısmi ayarlama yapılarak makine eni boyunca akımın düzenliliği sağlanabilir. Bu ayarlar vidalar ve göstergeler yardımıyla yapılır. Ancak, bu ayarlamalar küçük hataları giderebilir. Hamur kasasından ve daha yukardan gelen profil düzensizliklerin) gideremez. Dudaklar çok hassas mekanik araçlar olup mlllmebenin yüzde birkaçı kadar deformasyonlar kağıdın formasyonunu etkiler. Milimebenln onda birkaçı kadar deformasyonlann düzelülmesi çok zordur(VİIars 1978).
Dudaklann eğimli olması şu nedenlerle gereklidir: • Hamur kasası içinde akım hızı çok zayıf olduğundan akım hızını elek
hızına yaklaşbrmak için, • Cetvel ağzından çıkan akımın büzülmesi için ve paralel yüzeyler
düzensiz akım verdiğinden akımı stabilize etmek İçin.
Cetvel ağzı akımın makine eni boyunca dağılımını kontrol eder. Ancak, sanıldığı gibi makine üzerine olan toplam akımın miktannı kontrol etmeyip bu görevi pompa ve kontrol vanası yerine geürir. Cetvel ağzının geometrik yapısı liflerin akım içindeki yönlenme şeklini etkiler.
Daralma ya da büzülme katsayısı akımın en ince nokradaki kalınlığının cetvel ağzı açıklığına oranı olup Şekil 8.23'de ve Şekil 8.24'de d/b oranıyla gösterilmiştir. Daralma katsayısı hıza bağlı olmayıp 6 açısının bir fonksiyonudur(Brezinski 1970).
L/b oranı 0-2 arasında değişirse akım açısı 0 büyük ölçüde değişir. L mesafesi hamur kasasının alt levhasını ve alt dudağı hareket ettirerek değiştirilebilir. Genellikle L/b oranının 1.5 dan büyük olması istenir.
327
Akım hızı "V" basınç enerjisinin kinetik enerjiye çevrilmeslyle hesaplanır. Buna göre,
V = (2g.H?n
Burada,
g: Yerçekimi ivmesi, H: Cetvel ağzının üstündeki süspansiyonun yüksekliğidir.
Şekil 8.24. Daralma katsayısı ve akım açısı 8 (Brezinski 1970).
Akım hızı basınçlı hamur kasalann da kasa içindeki statik basman bir fonksiyonudur. Cetvel ağzının metre dnslnden açıklığı " b n akımın debisi Q yü belirler. Buna göre, bir metre makine genişliği için m3/dak. cinsinden debi miktan şu formüle göre hesapianır(Vilars 1978).
Q = CqxVxb dir.
Burada,
Cq : Boşalma katsayısı, V : Akım hızı, b : Ağız açıklığıdır.
Örnek: Akım hızı 300 m/dak olsun, ağız açıklığı 1,5 cm. İse (0,015 m.) bir mebe genişlik İçin debi;
Q m Vxb = 300 x 0,015 = 4,5 m3/dak. olacakbr.
Debi makinenin süzme ve hamurun süzülme yeteneğine bağlıdır Cetvel ağzı tarafından eleğe verilen hamur miktan belirli bir debide konsantrasyona " C " bağlıdır. Eğer, konsantrasyon 5 g/l. İse eleğe verilen hamur miktan;
Pd = QxC olacakbr.
Bu İse: 4,5 x 5 = 22,5 kg/dak./lm. genişlik olacakbr.
Elekten aynlan kum kağıt ağırlığına Pa dersek, bu miktar e üzerindeki tutunma oranına (%R) bağlı olacakbr. Burada R = % 60 veya i dersek,
Pa = PdxR = 22,5 x 0,6 = 13,5 kg/dak./m. olacakbr.
Bu miktar belirli bir debi ve tutunma oranı İçin hamur vanasının açıkl ile ayarlanır, bu da kağıdın gramajı (G, g/m2) ile konboi edilir. Eğer, V= 3 m/dak. ve genişlik 1 m. alınırsa
^ 13500 A r . ~ 300 x1 = mutlak kuru kağıtbr.
Fakat; makine üzerinde ağırlığı ölçülen kağıdın belirli bir rutub vardır. Rutubet oranını %7 kabul edersek, makine üzerinde ölçülen ka gramajı,
45x100 . . . , 2 . .. " l00 7 = 5 g / m olacakbr.
Kağıt üretimi açısından değerlendirildiğinde cetvel ağzı oldukça küç açılı tekdüze bir düzenlemeye sahip olmalıdır. Bu anafor İçine giren tekdü olmayan akımlann dönüşüm potansiyelini azaltır. Bu da üretilen kağıt gramaj profilini düzelör. Anafor oluşumu nedeniyle düz daralan cetvel aı oldukça kötüdür. Hızlanma nedeniyle lifler cetvel ağzında sıraya dizi Bununla birlikte, türbülansın çok yüksek olduğu yerde bu liflerin sıralar minimumdur. Bu nedenle hidrolik hamur kasasıyla safiha üretmek açık tip hava yasbklı hamur kasası ile safiha üretmekten daha zordur(Reese 1991).
8.2,3.1. Formasyon Şekilleri
Süspansiyon akımının eleğe göre eğimi akımın stabil olması yönünd önemlidir. Hemen hemen eleğe paralel olan dar bir açı ve akım hızıı yüksek olması halinde süspansiyon elek üzerinde İleri bir noktaya düş* akım eleğe değmeden önce uzunca bir mesafe kat eder. Bu durumda, el tarafından sürüklenen havanın basınç değişmeleri sonucu akım dalgalanmalar meydana gelir. Makine "hızının yüksek olması halinde akın eleğe geliş açısı başlangıç açısına eşittir.
Akım açısının geniş tutulması halinde ise süspansiyonun göğ silindirine doğru geri akması ve eleğin tibemesi söz konusu olabilir. Bunuı birlikte, temizlik kağıtlannda olduğu gibi bazı durumlarda açının geı tutulması İstenir. Böylece, konsantrasyon düşük olmasına rağmen liflerin an önce tespit edilmesi ve düşey yönde liflerin birbiri içine geçmesi sağlar Düşük hızlarda akımın eleğe geliş açısı cetvel ağzında çıkış açısından da büyük tutulur. Bu arada akımın serbest hareketi sırasında yerçekimi de eti olur. Eğef, üst dudak düşey ise üst dudağın alt dudağa göre pozisyoı
değiştirilerek ayarlama yapmak mümkündür. Ancak, üst dudak ileri alınırsa akım açısı büyür, geri alınırsa küçülür.
Cetvel ağzından süspansiyonun eleğe verilişinin iki ekstrem durumu Şekil 8.25fde gÖrülmektedir(Strauss 1970). Şekil 8.25 A'dakİ basınç formasyonu halinde üst dudak alt dudağa oranla 25 mm. kadar öndedir. Şekil 8.25 B'deki hız formasyonu halinde ise üst dudak alt dudağa oranla 25 mm. kadar geridedir(Bolam 1971). Bu formasyon şekilleri dudakların birbirlerine göre pozisyonları Üzerinde oynanarak elde edilir.
Şekil 8.25: Cetvel ağzına iki eksbem şekilde akım verilmesi(Strauss 1970).
8.2.3.2. Cetvel Ağzı Tipleri
Belli başlı cetvel ağzı tipleri şunlardır.
1. Düşey veya düz cetvel ağzı (Nleison cetvel ağzı), 2. Düz daralan cetvel ağzı (Voith cetvel ağzı), 3. Eğrili cetvei ağzı (Van de Carr cetvel ağzı), 4. İnce kanal girişler veya nozul cetvel ağzı.
Şekil 8.26 A, B, C ve D de bu cetvel ağızlarının basit şekilleri verilmişrJr(Brezlnski 1970). Düşey cetvel ağzı yıllardan beri geniş ölçüde kullanılmıştır. Hamur kasasının alt levhası ile 90° lik bir açı oluşturur. Sakıncası; eğer, giriş akımı düzensiz İse düşey duvar üzerinde dalgalanmalar olur. Avantajı, cetvel ağzının keskin kenarı akıma mikrotürbülans verir ve formasyon düzenli olur(Jeyasingam 1980).
Şekil 8.26'C de görülen düz daralan tip cetvel ağzının daralma açısı 30-45° arasında olup alt dudak yatay olarak ayarlanabilir. Sakıncası, eğik dudağın İç kısmında türbülanslar, topaklanmalar olabilir. Üst dudağın bağlanb kısmı akımda kesintiler oluşturabilir. Avantajı, düz daralan üst dudak akımın tedrici hızlanmasını sağlar.
Şekil 8.26'B de görülen eğrili cetvel ağzına Van de Carr cetvel ağzı da denir. Ait levha düz veya eğrili olabilir. Sakıncası, ağız açıklığının değlşmesidir. Avantajlan, düz daralan cetvel ağzına oranla düşey yönde akımın hız profili daha düzenlidir. Üst cetvel dudağının eğrili olması hamur kasası içindeki ölü hacimleri azalbr.
Şekil 8.26 D'de görülen İnce kanal girişi 1000-1200 m/dak. hızdaki makinelerde temizlik kağıtlannın yapımında kullanılmaktadır (Strauss 1970). Hamur formasyon bölgesine serbest akım olmaksızın gönderilir. Süspansiyon akımı ince bir kanal içinde ve yüksek hızda yapılmalıdır. Yüksek hız türbülans mlktannın kontrolünü sağlar, düşük hızlarda bu mümkün değildir. Kanalın dar olması geniş çaplı türbülanslan önler. Şekil 8.19'da görülen Converflo üzerinde kullanılan ince kanal girişi ise akımı önce ince kanallara ayırdıktan sonra cetvel ağzından hemen önce birleştirerek eleğe göndermektedir. Şekil 8.27'de ise değişik cetvel ağzı düzenlemeleri verilmiştir.
A : D ü ş e y c e t v e l » ğ a ( N l e f c o n )
Şekil 8.26. Belli başlı cetvel ağzı tipleri(Brezlnki 1970).
Hamur kasası ve cetvel ağanın iç yüzeyleri son derece parlak ve kaygan olmalıdır. Bakım sırasında sert tabanlı ayakkabı, m a l z O T * 0 U * U materyalden kesinlikle korunmalıdır. En iyisi bakım sırasında
331
Şekli 8.27. Çeşitli cetvel ağzı tipleri.
Cetvel ağzının ayarı özel bir ustalık ve sabır isteyen İştir. 15-20 cm lik seksiyonların ayarlanması sırasında, bir seksiyonun ayan diğerinin bölgesini de etkilediğinden birisi ayarlanırken diğerleri üzerindeki etkisi de gozenmelJdir. Tam ve düzenli bir ayar yavaş yavaş ve sabırla elde edlllr(Ewald ve Hundley 1980).
8.2.4. FOURDRİNİER KAĞIT MAKİNESİNİN KISIMLARI, DRENAJ VE FORMASYON
8.2.4.1. Drenaj Mekanizması
Fourdrinler kağıt makinesinde göğüs silindiri ile emici kasalar arasınt kalan ve nihai kağıdın şeklinin ortaya çıküğı kısma formasyon bölgesi den Kağıt üretiminde kullanılan liflerin üç temel özelliği safiha oluşumu sırasınc sorun kaynağı olmaktadır. Bunlar;
1. Ticari olarak kullanılan konsantrasyonlarda hamur lifleri çökeln eğilimi gösterir. Bu eğilim; lirlerin yüzey yükü, liflerin sulu ortamı çarpışma durumu gibi değişkenlere bağlı olarak oluşmaktadır.
2. Kağıt üretiminde ortaya çıkan lif çökelmelerini dağıtmak için gen duyulan türbülans ve makaslama geriliminin boyut ve şekli uzunluğuna göre ayarlanır.
3. Arzu edilen lif özelliği mili saniye içinde liflerin yenidt kümelenmeye karşı meyli olup bu da küçük ölçekli türbülanslaı giderilir. Uzun elek makinesi üzerinde 1 ve 2 de belirtilen özellikl nedeniyle çökelme oldukça fazladır(Ka!lmes and Thorp 1983).
Süzülmemiş süspansiyondaki liflerin nispi hareketlilik durumu süzülr veya yığılma drenaj mekanizmalarından hangisinin olacağını belirler. Eğı süspansiyon içindeki lifler birbirlerinden bağımsız hareket edebiliyor nispeten serbest ise süzülme mekanizması söz konusu olur. Şekil 8.28 A' görüldüğü gibi belirli kalınlıktaki bir geçiş zonundan sonra altta süzülmüş lif tabakası bulunur. En üstte İse ön süzülmeye uğramış süspansiy bulunur(Parker 1972). Şekil 8.28 B'de görüldüğü üzere süzülmenin aksi yığılma mekanizmasında yukarıdaki şekilde belirgin sınırlar yokt Başlangıçta konsantrasyon o şekildedir ki lifler serbest olarak harel etmeyip birbirlerine dolaşmış vaziyettedir. Yığılma halindeki lif tabak drenaj sırasında sıkışbnlabilir bir strukture sahiptir. Çökelen tabaka için lifler daha çok üç boyutlu olarak yönlenmişlerdlr.
A : t O z U l m e B : Y ı ğ ı l m a
Şekil 8.28. Süzülme ve yığılma drenaj mekanizmalan.
Radvan'ntn incelemelerine göre kağıtların çoğu esas olarak tabakalı bir strüktüre sahiptir ve süzülme mekanizmasıyla oluşmuşlardır. Şekil 8.29'da kağıt kalınlığı boyunca liflerin düzenlenme şekilleri verilmiştir. Yalnızca yığılma mekanizması keçeleşmeye ve üç boyutlu bir düzenlemeye neden olabilir. Radvan tarafından incelenen kağıtlann tamamı belirgin olarak tabakalı strüktür göstermiştir. Fakat, Şekil 8.29 C'de görüldüğü gibi kanşık düzenli kağıtlar da bulunmuştur (Parker 1972, Casey 1980).
Akım hızı/elek hızı oranı, elek hızı ve hamur kasasından stokun boşalma hızı arasındaki ilişkiden yararlanılarak belirlenir. Bu ilişki kağıt formasyonu ve kağıt safihasının.ülrenç özellikleri üzerine kuvvetli bir etkiye sahiphr. Kağıt hamurunun elekle temas noktasındaki akım hızı, elek hızı İle dengeli olmadığında stok içersindeki makaslama makine yönünde liflerin hızla çökelmesine sebep olur. Buna bağlı olarak hızdaki fark artbkça kuvvetli kümelenme oluşacakbr(Franzen 1987).
Geleneksel kağıt makinelerinin çoğunda süzülme esas drenaj mekanizması ise de tek başına etkili değildir. Bir kum tabakası arasından suyun akış oranı aşağıdaki formüle göre ifade edilebilir:
0 = K x A x A P
Burada : Q : Hacimsel akım oranı, A : Geçirgen tabakanın kesit alanı, L : Akım yönünde tabaka derinliği, AP : Akım yönünde ve tabaka kalınlığı boyunca basınç düşmesi, K : Geçirgenlik katsayısı, K' : K/// olup, K : Spesifik geçirgenlik, /ı : Akışkanın viskozitesidir(Casey 1980).
fcTebsbsHtriiklür tki boyutlu B dCtentenmai B: Kcçeleçmij ttrtkffir
Uç boyuttu lif dÛKnfcjımesl C: Kansdc tiril kör
(%20 keçeleşmlş)
Şekil 8.29. Kağıt kalınlığı boyunca lıtıenn düzenlenme şekilleri.
Geçirgen lif tabakası arasından olan akım ortamın srvı-kab temas yüzeyine ve boşluk hacmine bağlıdır. Bunun İçin en fazla kullanılan Kozeny Carman eşitliği aşağıdaki şekildedir:
334
_ e 3 AxAP Q = - x dir.
K ( 1 - e ) 2 x S 02 M*L
Burada ise, K Kozeny faktörü olup yaklaşık olarak 5,5 olarak alınır. S0
kabnın birim hacmi İçin yüzey alanı, e: Boşluk fraksiyonu (geçirgenllk)dur.
Yukarıdaki eşitliğin değişik bir şekli spesifik süzülme direnci olarak aşağıdaki şekilde belirlenebilir.
1 . A P
Burada,
V , = — — x -
V s : Q/A, W : Uf tabakasının birim ağırlığı, R : Spesifik süzülme direnci olup aşağıdaki şekilde ifade
edilir.
fl = -K x S / ( 1 - e )
e 3 x V 0
Burada ise, So = Spesifik yüzey, liflerin birim kütlesi için yüzey alanı, V0 = Spesifik hacim, liflerin birim kütlesi için hacimdir.
Lifler kompaktiaşbğı zaman, porozitesl(e) azalacağından drenaja karşı direnç artar. Lifler dövüldüğü zaman spesifik yüzey alanı(So) ile spesifik haam(V 0) artar. Spesifik süzülme direnci %0,01 konsantrasyonda lif süspansiyonunun özel bir süzülme tüpünde süzülmesiyle ölçülür. Süzülme İlerledikçe lif tabakası kalınlığı artar ve tabaka arasından geçerken oluşan basınç düşüşü sürenin bir fonksiyonu olarak kaydedilir.
Kağıt makinesi eleği üzerinde süzülme sırasında safihadan su çıkanlması aşağıdaki etkenlere bağlıdır(Britt and Unbehend 1980).
1. Safihanın gramajı: Safihanın m2 ağırlığı azaldıkça vakum kasalannda uygulanan emme daha çok boşluklardan geçen hava İçin harcanır. Aşağıda görüldüğü gibi gramaj artbkça safiha kuruluğu da artmaktadır.
Gramaj, Vakumdan sonraki g/m2 kuruluk,% 381 19.2 219 17.1 140 14.8 68 13.5 33 8.7
2. Kağıt hamuru t i p i : Kümelenmiş ve düzensiz dağılmış lifler emici kasalarla vakum uygulandığında zayıf noktalardan bol miktarda hava
335
geçirdiğinden kuruluğu daha düşük olmaktadır. Buna karşılık düşük drenaj kapasiteli, formasyonu düzenli safihalardan su çıkarma daha etkili olmakta ve kuruluk oranı yüksek olmaktadır.
Dövülmemiş esmer kraft hamurunda vakumdan sonra kuruluk %8.4 iken dövülmüş olanda %14.6 olmuştur. Bu oranlar mekanik hamurda %20 ve TMP de %19.8 olmuştur.
3. Dövmenin etkisi: Mekanik dövme ve rafinaj elek üzerinde su çıkarma oranına büyük ölçüde etki etmektedir. Bunu anlamak için (WRV, Water Retention Value) su tutma kapasitesi testi bir ölçü olarak önerilmiştir. Dövme ile kuruluk oranı düzenli bir artış göstermekte ve daha sonra hafif bir düşme gözlenmektedir.
Serbestlik Kuruluk derecesi,SR° %
16 9.23 30 13.03 43 15.31 59 15.54 73 16.06 80 14.69 90 11.59
4, Lifsel olmayan katkı maddeleri: Kaolin katılması vakumdan sonraki safiha kuruluğunu artırmaktadır. Lif kümelenmesi yapan katkı maddeleri kuruluğu azaltmaktadır.
Serbestlik derecesinin aksine spesifik süzülme direnci belirli bir fiziksel anlama sahip olup drenajla doğrudan ilgilidir. Bu nedenle, serbestlik derecesi ölçümleri İle spesifik süzülme direnci arasında doğrudan bir İlişki yoktur. Daha doğrusu, serbestlik ölçmeleri spesifik süzülme direnci hakkında çok kaba bir bilgi verir.
Kağıt makinesinin sonsuz elek kısmının görevi cetvel ağzı tarafından verilen düşük konsantrasyonlu süspansiyonu uygun koşullarda süzmek ve düzenli bir kağıt oluşumunu sağlamakbr. Süspansiyondaki suyun %90 dan fazlası sonsuz elek tarafından süzülür. Bu amaçla değişik drenaj araçlan kullanılmaktadır. Suyun süzülmesl sırasında en çok etkilenen kağıt özellikleri liflerin yönlenmesi, lif ve dolgu maddelerinin kağıt İçinde dağılımı, yüzey düzgünlüğü ve formasyondur. Formasyon dendiğinde liflerin kağıt içinde düzenli dağılımı, ışığa karşı tutulduğunda kalın ve zayıf noktalann bulunup bulunmaması anlaşılır.
Şekil 8.3'de Fourdrinier kağıt makinesinin sonsuz elek kısmı elemanlan verilmiştir. Sonsuz elek üzerinde süspansiyondaki su yerçekimi, çeşitli
yollardan oluşturulan hidrolik emme kuvvetleri ve vakum yardımıyla alınır. Şekil 8.30'da görüldüğü gibi suyun %75'i tabla silindirleri (valsler) ve drenaj levhalan(folller) tarafından oluşturulan hidrodinamik emme kuvvetleriyle alınır(Kennedy et al. 1962). Bu aygıtların dizaynı ve çaiışbnlması son derece hassas bir İştir.
Geri kalan bir miktar su ise çeşitli basınç kuvvetleri tarafından süzülür. Süspansiyonun elek üzerindeki ağırlığından ileri gelen hidrostatik basınç, akımın eleğe ilk değdiği yerde akım hızından Heri gelen basınç, dandy silindiri gibi basınç yanan silindirlerin süzme etkisi ve yerçekimi etkisiyle suyun kendi kendine elek arasından süzülmesl belli başlı drenaj etkenleridir.
-Göğüs silindiri
Şekil 8.30. Sonsuz eleğin çeşitli kısımlannda drenaj miktarlan
8.2.4.2. Kağıdın Strüktürü
Kağıt yapımında en önemli amaç strüktürün homojen olmasıdır. Bunu gerçekleştirmek şunlara bağlıdır:
• Kağıt içinde liflerin her yönde yeknesak olarak dağılması, • Kağıdın kalınlığı boyunca simetrik özellik göstermesi, yani kağıdın
her iki yüzünde de sbüktürün benzer olmalıdır. • Liflerin yönlenmesi yeknesak ve tesadüfi olmalı ya da konbollü
olarak yönlendirilmelidir. • Kağıdın her iki tarafında da yüzey düzgün olmalıdır.
Pratikte bunlann hepsinin sulu fabrikasyonla kusursuz olarak gerçekleşürilmesl mümkün değildir. Süspansiyon akımı elekle temas ettiğinde, yani süzülmenln başlangıcında, tabla silindirlerinin de etkisiyle uzun lifler elek tarafından tercihen tutulurken kısa lifler yıkama etkisiyle kısmen eleğin albna geçer. Altta oluşmaya başlayan safihanın kalınlığı
r artbkça l;v;ns.bağlı olarak ince liflerin tutunma?* üs arta:*. Dolayısıyla, kağıdın
elek tarafında kalan yüzünde daha az İnce materyal, üst veya keçe tarafında kalan yüzünde İse daha fazla ince materyal bulunur. Bir diğer deyişle, kağıt kalınlığı boyunca heterojendir. Bu heterojenlik dolgu maddesi kullanıldığında daha da artar. Şekil 8.31'de görüldüğü gibi dolgu maddesi olarak kaolin kullanıldığında heterojenlik belirgin bir şekilde görülmektedir. Tek elekti makinelerde kağıdın strüktürü iki yüzünde birbirinden belirgin olarak farklıdır.
Eğer, süzülme süspansiyon akımını hapseden İki elek arasında yapılırsa kağıdın yapısı simeblk olacak; fakat, yine de homojen olmayacakbr. Bu durum, kullanımı gittikçe yaygınlaşan çift etekli makinelerde görülmektedir.
30.
25-
S - 20> c n
° İ 5 O
5
0
0 İS 30 45 60 75 90 Keçe tarafından olan mesafe, mikron
Şekil 8.31. Dolgu maddesi olarak kaolin kullanılan bir kağıtta kağıdın kalınlığı boyunca kül dağılımı (MarshalI 1973).
Liflerin yönlenmesi akım hızı "Va" nın elek hızı "Ve" ye göre farkına bağlıdır. Eğer, Va , Ve den büyük ise lifler makine yönünde uzanmaya meylederler. Eğer, Va Ve'ye eşit İse lifler tercihen makine yönünde uzanmazlar, nispeten tesadüfi olarak yönlenirler. Eğer, Va, Ve'den büyük ise lifler yine tercihen makine yönünde uzanırlar. Yönlenme özellikle elekle İlk temas eden liflerde daha fazladır, sonrakilerde yönlenme biraz azalır.
Yüzey düzgünlüğü nadiren mükemmeldir. Kağıt yüzünde elek izi, keçe izi ve lif birikmesinden doğan kalın noktalar bulunur. Akım içinde liflerin ve diğer maddelerin dağılımı mükemmel olmadığı gibi süzülme sırasında yeniden lif kümelenmeleri olabilir. Özellikle süzülme yavaş ise lif kümelenmeleri bulutlu bir kağıt oluşumuna neden olur.
O Keçe tarafı
• Elek tarafı
Kullanma yerlerine göre kağıdın değişik ölçeklerde homojen olması
Istenir(Vilars 1978):
Makroskopik ölçekte homojenlik (25 cm 2 içinde): Kesme, sınıflandırma v.s. gibi işlemler yapan makinelerde rahat çalışılması için gerekil bir özelliktir.
Mikroskopik ölçekte homojenlik (mm 2 ölçüsünde): Baskı, kuşe kağıt yapımı, kaplama gibi işlemlerde önemli olan bir özelliktir.
Makroskopik ölçekte homojenlik elde etmek İçin; • Akım makine eni boyunca homojen olmalı, dalgalanma ve
kabarmalar olmamalıdır, • Ters ve yan akımlar bulunmamalıdır, • Hamur kasası, cetvel ağzı ve dudaklan çok remiz olmalıdır.
Mikroskopik ölçekte homojenlik elde etmek İçin; • Süspansiyonun lifleri bireysel olarak iyi dağıblmalı ve ince olmalıdır. • Elek üzerinde kağıdın oluşumu sırasında yeniden kümelenmeler
olmamalıdır.
8.2.4.3. Göğüs Silindiri (Breast Roll, Rouleau de Tête)
Göğüs silindiri cetvel ağzının albnda eleği döndüren ve elek tarafından döndürülen silindirdir. Sonsuz elek kısmında göğüs silindirinden emid kasaya kadar olan kısım formasyon alanı olarak kabul edilir. Çapı makine genişliğine bağlı olarak değişir. Küçük çaplı göğüs silindiri eleğin sert bir dönüş yapmasına neden olduğundan çapı nispeten büyük olmalıdır. Aynca, çap raspanın etkili bir şekilde çalışmasını sağlayacak kadar olmalıdır. Eleğin deformasyonuna neden olmaması İçin en az bükülme olacak kadar rijit ve sağlam olmalıdır. Elek değiştirme İçin göğüs silindiri hareket edebilmeli, aynca cetvel ağzına göre yatay ve düşey olarak hareket edebilmelidir. Elek değiştirme sırasında raspa ile birlikte aşağıya indirilir. Böylece, elek değiştirmede zamandan kazanılır(Bolam 1971, Vilars 1978, Strauss 1970).
Göğüs silindiri yakın zamana kadar bronzdan yapılıyordu, son zamanlarda daha sağlam ve rijit olan paslanmaz çelikten yapılmakta ve korozyonu önlemek amacıyla üzeri fiberglas veya kauçukla kaplanmaktadır. Silindirin yapımı sanbifüjleme döküm tekniği İle olmaktadır. Optimum kağıt formasyonu için cetvel ağzının alt dudağı ile göğüs silindirinin ilişkisi çok önemlidir. Yüksek hızlı temizlik kağıdı makinelerinde hızlı bir drenaj sağlamak ve liflerin makine yönünde uzanmasını sağlamak İçin emid göğüs silindiri kullanılmaktadır. Silindirin İskeleti ve üzerindeki çubuklar çelikten yapılıp üzeri elekle kaplanmaktadır.
Göğüs silindirinin temizliği önemli olup bir raspa tarafından su tabakası ve kab pislikler alınır. Bu şekilde elekle silindir arasına kati parçaların girmesi
339 :
önlenir. Göğüs silindiri ile cetvel ağzının alt levhası arasını temizlemek için de bir fıskiye kullanılır. Cetvel ağzı ile göğüs silindiri arasına su doldurularak eieğin delikleri arasındaki hava kovulur. Çünkü, hava lif süspansiyonuna kanşırsa süzülme kötü olur, köpüklenme ve kağıt içinde kabarcıklar oluşur.
Bazı makinelerde İki adet göğüs silindiri vardır. Elek önce birinci ve çapı daha büyük olan göğüs silindirinden geçer ve yukan doğru dönerek süspansiyon akımını kabul eden ikinci göğüs silindirinden geçer. İki göğüs silindir/nfn avantajlan şunlardır(Vîlars 1978):
• İkinci silindirin cetvel ağzının alt dudağına göre ayarı daha kolaydır, • İkinci göğüs silindirinden önce uygulanacak hafif bir yıkama veya
emme (emici kasa) eleğin havasını alır ve nemini konbol etmeye yarar.
Birçok yeni kağıt makinesinde emici göğüs silindiri kullanılmaktadır, bunlar halen gelişim safhasındadırlar.
Göğüs silindiri üzerinde drenaj, akım açısı ve akımın eleğe çarpma noktası değiştirilerek kontrol edilebilir. Eğer, akım göğüs silindirinin üzerine doğru yöneltilirce göğüs siiindiri üzerinde büyük ölçüde su alınır(%16-17). Eğer, akım göğüs silindirinden ileriye oiuşum tablası üzerine verilirse hemen hiç su alınmaz. Bu durumda, formasyon tabla silindirleri ve folilerin etkisine bağlıdır. Birinci halde İse formasyon kısmen göğüs silindiri üzerinde oluşmuştur.
Düşük konsantrasyon iyi bir formasyon ve tüm kağıt özellikleri İçin daha uygundur. Akım ve eiek hızı arasındaki farkın az olması baskı kağıtJannın baskı kalitesini olumlu yönde etkilemektedir. Akımın eleğe çarpma açısı küçük olmalı, hava tarafından yaratılan sorunlar akımın çarpma noktası uygun seçilerek glderilebilir(Knuts et al. 1982).
8.2.4.4. Oluşum Tablası (Forming Board, Le Marbre)
Göğüs silindiri İle ilk tabla silindiri arasındaki mesafe kağıt formasyonunda önemli bir rol oynar. Özellikle geniş makinelerde büyük çaplı göğüs silindiri ve tabla silindirleri kullanıldığından göğüs silindiri ile ilk tabla silindiri arasında desteklenmeyen geniş bir elek mesafesi kalır. Bu kısma akımın çarpma kuvveti ve süspansiyonun ağırlığı da bindiğinden elek sarkar, dolayısıyla ilk tabla silindirinde safiha deformasyonlara uğrar. Bu nedenle, bu kısımda eleği taşımak İçin modem kağıt makinelerinde oluşum tablası kullanılır. Özellikle, yavaş ve orta hızdaki makinelerde drenajı geciktirmek amacıyla kullanılır. Çünkü, bu kısımda hızlı bir drenaj istenmez, hızlı drenaj liflerin dağılmasına fırsat kalmadan ince materyalin elekten geçmesine neden olur. Üç tip oluşum tablası vardır.
Bunlardan İlki, üzerinde yuvarlak delikler bulunan ve tek parça levha şeklindeki oluşum tablasıdır. Bir miktar suyun drenajını da sağlamaktadır. İkinci tip ise göğüs silindirine yakın bir genişlikte ve dört adet daha ince kaygan levhadan oluşan oluşum tablasıdır. Aralannda levhalann genişliğine yakın boşluk alanlar bulunur.
Üçüncü tip ise üç yanklı oluşum tablasıdır.
Oluşum tablası düşey ve yatay olarak ayarlanabilir. Eleği kaldırmayıp hafifçe desteklemelidir.
Oluşum tablasının levha kısmı genellikle mikartadan yapılır. Mikartanın sürtünme katsayısı düşük ve aşınan yerlerin tamiri kolaydır. Oluşum tablasındaki herhangi bir aşınma eleğe zarar verebilir. Hızlı makinelerde ve aşındırıcı maddelerin bulunması halinde levhalar çok sert materyalden yapılmaktadır. Oluşum tablası göğüs silindirine 3 mm kadar yakın olacak şekilde yerleştirilir. Bu durum, eleğin kenarlannın aşınmadan korunması için gereklidir. Hafif yukarıya doğru meyilli olup arka kenar ilk tabla silindiri İle aynı düzeye gelir.
Göğüs silindirine oranla akımın eleğe değdiği nokta çok önemlidir. Eğer, akım göğüs silindiri ile oluşum tablası arasına verilirse nispeten daha çok su alınır kl bu noktada bazı soranlara neden olabilir. Bununla birlikte, bir miktar su alınması kağıdın formasyonuna yardım eder ve İlk tabla silindirinde sorunlann azalmasını sağlar. Akım oluşum tablası üzerine verilirse su alınması çok daha azdır ve etki çok yumuşak olacakbr. Fakat, eleğe İlerde daha fazla su kaldığından ilk tabla silindirinde daha çok sorunlann çıkmasına neden olur.
Gelişme halinde olan kapalı yapıda ve vakum albnda çalışan oluşum tablalan İle bazı basanlar elde edilmiştir. Bu konudaki çalışmalar sürmektedir.
8.2.4.5. Tabla Silindirleri (Table Rolls, Pontuseaux)
Şekil 8.30'da görüldüğü üzere kağıt makinesi üzerinde çıkarılan suyun yaklaşık 2/3 ü tabla silindirleri tarafından yapılır. Serbest drenajın çoğu ilk birkaç tabla silindirinde oluşur. Belli bir noktadan sonra tabla silindiri ilavesi drenajı fazlaca artırmaz. Kağıt oluşumu tamamlandıkça formasyon kısmında drenaj oranı hızla azalır. Toplam suyun %30'u göğüs silindiri İle ilk tabla silindirinde alınır, %50'si ise formasyon tablasının ilk l/41ük kısmında alınır(Bolam 1971).
* Tabla silindirleri 1960'dan önce bütün uzun elek makinelerini
donabyordu. Son yıllarda daha etkili, düzenli ve uygun çalışan drenaj levhalan (folller) tabla silindirlerinin yerini almaya başlamışbr.
Tabla silindirleri içi boş, bronz, çelik veya alüminyumdan yapılmış silindirler olup eleğin aşınmasını önlemek ve süzülmeyi kolaylaştırmak İçin üzerleri kauçuk İle kaplanmıştır. Çelik rijit, alüminyum İse hafif olması yönünden sarsınb kullanılması halinde uygundur. Reçine ile emprenye edilmiş fiberglas kaplama çok sert ve düzgün yüzey verdiğinden son zamanlarda kullanılmaktadır. Tabla silindirlerinin yerleşim düzeni yatay ve düzey ayarlan sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir. Tabla silindirleri düz olmaiı ve dinamik olarak İyi dengelenmelidir. Aksi halde herhangi bir çarpma ya da titreme bütün makineyi titretir ve kağıdın formasyonunu dddi şekilde bozar. Mümkün olduğu kadar hafif olmalı ve minimum çekme ile dönmelidir. Dönmeleri eleğin çekmesiyle olur,,
Tabla silindirlerinde maksimum emme miktan:
S m a x • d i r (Brezlnkl 1970).
Burada : V - Hız, g = Yerçekimi Ivmesidir.
Yukandakl eşitlik 800 m/dak. hıza kadar geçerlidir. Bundan sonra tabla silindirinin yarattığı vakumun etkisiyle su buharlaşmaya yüz tuttuğundan hız artınlamaz. Vakum miktan 350 m/dak. hızda bile yüksek değerlere ulaşır. Tepe genişliği BD silindir çapı ile oranblı, lif ve eleğin drenaj direnci İle ters oranblıdır. Tepe genişliği 2,5 cm. den az ise geniş silindirlerle bile eleğin ancak %51 drenaj için kullanılabilir. Yüksek hızlarda kabarmalar, kınşmalar kusarak eleği deforme eder, kağıt oluşumunu bozar. Bu sakınca deflektörler yardımıyla veya tabla silindirleri üzerine yivler açılarak uygulanan vakumun azalblmasıyla giderilir. Tabla silindirlerinin drenaj miktan; silindir çapı arttıkça, hız arttıkça ve hamurun serbestlik derecesi artbkça artar. Tabla iillndirleri pek esnek olmayan drenaj elemanlandır. Drenaj üzerinde ancak iilindirler İndirilip kaldırılarak, yivler kullanarak ve silindir çapı değiştirilerek jynanablllr.
Tabla silindirlerinin etkisi üzerine yapılan araştırmalar silindirin ön asmında bir basınç etkisi, arka kısmında ise bir vakum etkisi olduğunu jöstermlştJr. Bu vakum etkisi suyun drenajını artırmakta ve bu zonun ızunluğu silindir çapı ve makine hızıyla oranblı olmaktadır. Safiha kalınlığı ırtbkça vakum zonu kısalır. Şekli 8.32'de tabla silindirlerinin vakum ve basınç itkisi şematik olarak gösterilmlştir(Strauss 1970).
Bir tabla silindirinin çıkardığı su miktan aşağıdaki ampirik formülle elirtenebilirfBrezlnski 1970).
Burada, : Bir tabla silindirinin birim zaman ve genişlik için çıkardığı su miktan,
342
D: Silindirin çapı, U : Elek hızı, F: Drenaj faktörü olup çeşitli etkenlere bağlıdır(kağıdın kalınlığı, geçirgenliği, serbestlik derecesi, konsantrasyon v.s.), k: Hızın drenaj üzerine etkisini belirleyen bir katsayı, kraft hamuru için 0,3, gazete kağıdı için 1.2 dir.
Şekli 8.32. Tabla silindirlerinde vakum ve basınç etkisi(Strauss 1970).
Şekil 8.33'de bir tabla silindiri İle eleğin birbirlerine göre durumlan ve bu arada oluşan etkiler şematik olarak gösterilmiştir.
Şekilde AB ile gösterilen ön kısımda elek gözenekleri ve tabla silindiri tarafından taşınan su hafif bir basınç etkisi oluşturur ve burada safiha yukan doğru kalkmaya meyleder(Vilars 1978).
Vakum Su filminin
Elek B • kopması
"Emilen su kösesi
Elek Üe temas Eleğin ayrılması
Şekil 8.33. Tabla silindiri üzerinde süzülme etkisi(Vilars 1978).
C nokrası tabla silindirinin tepe noktasıdır.
CD mesafesi boyunca elek ve tabla silindiri temas halindedir, bu mesafe eleğin gerilimi ve silindirin dönme hızına bağlıdır.'Bu kısımda silindirin dönmesinden ileri gelen sanblfüj etkisi kuvvetli bir basınç oluşturur.
D noktasında elek silindirden ayrılır ve DE mesafesi boyuna üçgen şeklinde bir su köşesi oluşur. Burada suyun akışı ani bir vakum (depresyon)
343
oluşturur ve tabla silindirinin süzme etkisi bu vakumdan ileri gelir. Vakum hızın karesi ile doğru oranblı olup aşağıdaki şekilde ifade edilebilir.
S = - x m x V 2
2
Burada, m = Suyun özgül ağırlığı, V = Hızdır.
Vakum miktan arttıkça dolgu maddeleri, kınnb lifler gibi ince materyalin tutunma oranı azalır. Söz konusu vakumun etki süresi saniyenin binde bîri kadar kısadır ve miktan hıza göre aşağıdaki şekilde değişlr( Vilars 1978, Strauss 1970).
Hız, m/dak. : 120 480 840 Vakum, m. su kolonu : 0,2 3,2 10
Belirli bir vakumdan sonra suyun kısmi buhar basıncı değerine erişilir ve su buharlaşmaya yüz tutar. 10 m. su kolonu vakumda su tamamen buharlaşır, bu sınırdan sonra hız arbnlamaz.
E noktasında fırlatma etkisiyle su köşesi kopar. BD kısmında santrifüj kuvveti sonucu yüzeyde kabarma ve düzensizlikler, sıçramalar olur. D noktasında ise eleğin eğilme eğrisi tersine döner. Vakum ortadan kalktığı anda elek aniden eski halini alacağından safiha yüzünde kırışıklıklar, dalgalar ve sıçramalar olur. Bu durum fotoğraflarla tespit edilmiştir. Bu etkiler kağıt formasyonu için tahrip edici bir sonuç verebilir. 450 m/dak. hızdan sonra düzensizliklerin artması tabla silindirlerini kullanılmaktan alı koyar ve yerine foiller kullanılır.
Drenaj hızını yavaşlatmak ve kötü etkileri azaltmak İçin İlk dört-beş tabla silindirinin üzerine yivler açılır. Bu yivlerin genişliği 3-6 mm. ve derinliği de 2-10 mm. arasındadır. Tabla silindirleri birbirlerine ve deflektörlere çok yakın olmamalıdır.
8.2.4.6. Deflektörler (Deflectors, Déflecteurs)
Tabla silindirlerinden firlablan sular eleğin albna çarparak orada bulunan ince materyali yıkar ve kağıt üzerinde izlere neden olurlar. Şekil 8.34'de görüldüğü üzere deflektörler tabla silindirleri arasına yerleştirilmiş uçlan ince paralel kenar veya yamuk şeklinde levhalardır(Vilars 1963, Strauss 1970). Firlablan sulann eleğe çarpmasını engeller. Deklektörlerin ikinci görevi elek albna yapışan su filmini kazıyıp uzaklaştırmakta. Böylece, gelecek tabla silindirine fazla su kalmasını önler. Üçüncü olarak da, drenajı yavaşlatmakta kullanılır. Deflektörler, korozyona dayanıklı paslanmaz çelikten veya bakır kaplı olarak yapılır. Düşey ve yatay ayar düzeneği vardır. Deflektörler tek yanlı olarak hızı 400 m/dak. ya kadar olan makinelerde, çift yanlı olarak da
daha hızlı makinelerde kullanılır. Tek yanlı deflektörler biraz yukarı yerleştirilerek tabla silindirlerinden dolayı eleğin bükülmesi azaltılabilir. Deflektörler aynı zamanda eleğin albnda biriken sulan alır.
A: Mermer detektör deflektör deflektör
Şekil 8.34. Deflektörler (Vilars 1963, Sbauss 1970).
8.2.4.7. Drenaj Levhaları (Foils, Râcles)
Makine hızı ve eni arttıkça tabla silindirlerinin alt tarafında olunan vakum birçok güçlüklere ve sorunlara neden olmuş, makinenin verimliliği ve kağıt kalitesi üzerinde sınırlayın bir etken olmuştur. Bu sakıncalann giderilmesinde tabla silindirleri arasında deflektör kullanılması, yivli tabla silindirleri, tabla silindirlerinin dinamiğinin anlaşılması kısmen yardıma olmuştur.
Foillerin kullanılmasında ilk girişimler pek başanlı olmamışbr. Çünkü, elek ve foiller aşın ölçüde aşınmaya uğramış, sürtünmeden dolayı eleğin döndürülmesi için harcanan güç artmıştır. 1955-19601ardan önce tüm kağıt makinelerinde metalik elekler kullanılıyordu. Bu tarihten sonra plastik eleklerin kullanılmasıyla bu sorun çözümlenmlşür. 1962'den sonra çelikten yapılmış foiller ile plastik eleklerin birlikte kullanılması mümkün olmuştur.
Bir foll tek başına bir tabla silindirinden daha az su çıkanrsa da blı tabla silindiri yerine 5-6 foll yerleştirilebilir. Böylece, toplam drenaj kapasitesi birçok halde İki kabdır. Bir foll ön tarafından elekle temasta bulunan, arka tarafından İse elekle 0-6 derecelik bir açı yapacak şekilde elekten uzaklaşan, bulunduğu yere göre 5 ile 20 cm genişliğinde bir levhadır. Hidrodinamik açıdan elekle arasındaki açı nedeniyle tabla silindirleri gibi vakum oluşturur. Ancak, basit olması nedeniyle ve eğim açısına bağlı olarak oluşturduğu vakum miktan tabla sllindirinlnkinln 1/51 kadardır. Tabla silindirlerinde olduğu gibi vakum miktarı hızın karesi ile doğru orantılıdır. Bu yüzden de foil düşük hızlarda etkisiz bir drenaj elemanı olmaktadır. Fakat, tepe kısmı tabla silfndirinkinden uzun olduğundan drenaj kaybının önemli bir kısmı geri kazanılır(Strauss 1970, Vilars 1978).
Sonsuz eleğin ortalarında geniş açılı foil kullanıldığında kağıdın görünümü, biraz düzelmekte; fakat, tutunma azalmaktadır Foil açısı 1° den
2° ye çıkanlırsa dolgu maddesi tutunması azalmaktadır. Hamur kasasından 1,5 m mesafede foil açısı 1° den 1,5° ye çıkarıldığında formasyon düzelmektedir. Tahmin edilebileceği gibi daha yüksek foil açısı türbülans miktannı artırmaktadır. Sonsuz eleğin başında foil açısının biraz artınlması tutunmayı artırmaktadır. Fakat, daha büyük açı tutunmayı azaltmaktadır. Optimum foil açısı kullanılması tutunma ve formasyon İçin olumlu etki yapmaktadır(Knuts et al. 1982).
Folllerin pozisyonu ve açısı dalgalanma ve drenaj miktannı belirlemektedir. Eğim açısı değiştirilerek drenaj eğrisi ve eleğe olan etki konbol edilir. Folllerin safiha üzerine olan dalgalanma, kabarma ve sıçrama gibi etkileri tabla silindirlerinden daha azdır. Sorunlann az olması foil kullanılan makinelerde hızın büyük ölçüde artınlmasını sağlamışbr.
Folllerin drenaj kapasiteleri düşük olmasına rağmen aynı alana birçok foil yerleştirilebilir ve drenaj kapasitesi İki kabna varan oranlarda artınlabllir. Şekil 8.35 A'da bir foilln vakum eğrisi İle bir tabla silindirinin vakum eğrisi karşılaşbnlmışbr(Kennedy and VVrist 1962). Şekil 8.35 B'de ise tabla silindirleri ile drenaj levhalarının süzülme etkisi ve miktarlannın karşılaşbnlması görülmektedir(Vilars 1978). Drenaj kapasitesi genişliğe bağlı olduğundan dar foiiler az su alınması gereken yerlere, geniş olanlar ise çok su alınması istenen yerlere konur. Geniş olanlar tek tek ve hamur kasasına yakın yerlerde, dar olanlar İse 4'lü ve 81i gruplar halinde daha gerilerde kullanılır. Son zamanlarda yavaş makinelerde kullanılmak ve drenajı artırmak amacıyla vakumlu foiiler kullanılmaya başlanmışbr. En son dizaynlardan birisi T çubuğu şeklinde olup metalik eleklerle de başarıyla kullanılmaktadır. Halen çeşitli genişlikte, her hızda ve çeşitli üretim yapan makinelerde kullanılabilen foiiler yapılmaktadır. Muhtemelen Herde tabla silindirlerinin yerini tümüyle foiiler alacakbr(Strauss 1970).
Foiiler üzerindeki araşbrma ve geliştirme çalışmalan devam etmekte olup foil şeklinin, eğim ağsının, yerleşme yerinin drenaj üzerine olan etkisi incelenmektedir. Foilln çıkardığı su miktan eğim açısına, tepe uzunluğuna, konsantrasyona bağlı olarak değişir. Konsantrasyon azaldıkça, eğim açısı arttıkça, belirli tepe uzunluğu İçin drenaj miktan artar. Eğer, amaç yalnızca drenajı arbrmak İse sonsuz eleğin başlangıcında 2° İlk bir açı, kuru tarafında ise 1° İlk açı kullanılmaktadır. İslak kısımda fazla su çıkanlması formasyonu bozacağı ve İnce materyal kaybını artıracağından İstenmez. Buna karşılık, çok küçük açılar safihanın eleğe yapışmasına neden olduğundan su çıkanlması güçleşir. Halen uygulamada değişik açılı foiiler kullanılarak drenaj miktan ve formasyonun optimize edilmesine çalışılmaktadır.
Drenaj levhası kolaylıkla değiştirilebilir; dolayısıyla, iyi geometrik koşullarda tutulur. Bazı foillerin eğim açısı çalışma sırasında da ayarlanabilir. Folllerin etkililiği onîann geometrik şekline bağlı olduğundan iyi bir dizayn gereklidir.
346 .
Bükülme ve titremeler olmaması için foiiler sağlam olmalı, makine eni boyunca aynı eğim açısını vermelidir^ VVahlsböm 1970).
A; Tabla silindiri ve drenaj kapasitelerinin karşılaştırması levhasının vakum eğrileri
— Bek Su kösesi
C: Bir drenaj levhasının yerleşimi
Şekil 8.35. Tabla silindirleri ile drenaj levhalannın karşılaşbnlması(v1lars 1978).
Bir foil elemanı tarafından çıkarılan suyun büyük bir kısmı eleğin albnda toplanır ve komşu foil tarafından tahrif edilerek uzaklaşbnlır. Su çıkarma etkisini arbrmak için bazı folle düşük vakum uygulayan elemanlar yerleştirilir. Böylece, su çıkarma etkinliği foiiler arasında da devam eder. Ancak, gerek bireysel olarak tek tek foil açılannın ayarlanması gerekse de elemanlar arasındaki uzaklıklann dengelenmesi zor bir iştir. Geleneksel dizaynlarda foil açısının değiştirilmesi foillerin yeniden yerleştirilmesini gerekil kılmasına karşın modern düzenlemelerde bu işlem on-line olarak bilgisayar konbolü yardımıyla yapılabilmektedir. Günümüzde kademeli folllerde geliştirilmiştir. Bu düzenlemede düz, kısa destekli bir yüzey ilk yüzeye paralel olarak düzey doğrultuda hareket edebilmektedir." Bu tür bir düzenleme bir vakum kutusu üzerine yerleştirilmiş birçok foil elemanından oluşmaktadır. Geleneksel folllerde ihtiyaç duyulduğu üzere foil elemanlannı değiştirmeden elek üzerinde etkinliğin değiştirilmesi istendiğinde vakum kutusundaki vakumun düzeyi değiştirilir. Vakum miktan arbnldığında elek üzerindeki su çıkarma etkinliğinin derecesi de artmaktadır(Noıman 2000).
1960'dan sonra poliüretan ve yüksek yoğunluktaki polietilenln kullanılması foillerin kullanımını büyük ölçüde artırmışbr. Çünkü, bu maddelerin aşınma direnci çok yüksek ve sürtünme katsayılan da çok düşüktür. 1967-1968 yıllanndan sonra foil kullanımı büyük bir araş göstermiş ve bugün yüzlerce tesiste kullanılmaktadır. Son yıllarda genel eğilim tabla silindirleri yerine tümüyle foil kullanma yönündedir. Çünkü, foiiler her çeşit üretim yapan ve özellikle yüksek hızlı makinelerde başarıyla kullanılmaktadır.
Folllerin (drenaj levhası) belli başlı avantajlan şunlardır:
1. Öncelikle ince materyalin tutunmasını ve makine hızını arbnrlar, 3. İnce materyalin safiha içinde dağılımı düzenlidir, kağıtta iki yüzlülük
daha azdır, 4. Kağıt formasyonu daha düzgündür, birim uzunlukta drenaj
kapasitesi daha yüksektir(ŞekII 8.35 B) 5. Drenaj kapasiteleri yüksektir, drenaj eğrisi ve dalgalanmalar
istendiği gibi kontrol edilir, 5. Sabit açı çok küçük olduğundan dalgalanmalar çok az ve kağıt
üzerindeki elek İzi daha az belirgindir, 6. Süzülme ve tutunma daha İyi olduğundan hamur kasasında
konsantrasyon daha yüksek tutuIabillr(%l,5-2,0), kağıt formasyonu daha îyidlr(Vilars 1978).
Buna karşılık, sakıncaları:
1. Aşınmanın artması, eleğin döndürülmesi için gerekli gücün artması ve zift toplanması,
2. Düşük hızlarda süzülme çok yavaşbr, 3. Bazı hallerde, özellikle hamur fazla dövülmüş ise yer yer
mikrotürbülans yaratmak İçin tabla silindirleri kullanmak gerekir.
Yukandakl nedenlerle foiiler sonsuz elek üzerinde önemli bir gelişme olup gittikçe attan oranda daha çok kullanılmaktadırlar Ancak, drenaj kontrolünün sınırlı olması ve hıza bağlı olması nedeniyle yaş emme kasalanyla birlikte kullanılacaklardır.
8.2.4.8. Yaş Emme Kasaları(Wet Suct ion Boxes, Catsse Aspirante Humide)
Tabla silindirlerinin ve drenaj levhalannın çaplan ve boyutlan hıza bağlı olarak yapıldığından drenajı istendiği gibi ayarlamak mümkün değildir. Dolayısıyla, süzülme hızın bir fonksiyonudur. Oysa, kağıt bir kere oluştuktan sonra kalan su mümkün olduğunca kısa sürede çıkarılmalıdır. Bu işi emici kasalar gerçekleşürir. Yaş emici kasalarda su alımı fazla olup ilk kasada 1 kg. lif için 5.4 kg su çıkarılır. Son kuru kasada ise çıkanlan su miktarı 1 kg lif için
0.45 kg'a düşer. Emici kasalarda vakumun otomatik kontrolünü sağlayan çeşitli sistemler olup ayarlama bir vana yardımıyla yapılır. Vakum az ise vana açılır, çok ise kısılır. Emici kasalar dikdörtgen şeklinde olup suyun akımını kolaylaşbrmak için alt kısmı yarı daireseldir.
Toplam suyun 1/3'ü emici kasalarda alınır. Elek partisinde kullanılan enerjinin %50-70'inl emici kasalar alır. Eleğin aşınması büyük oranda kasalara sürtünmeden ileri gelir (Bolam 1971).
Kağıt üreb'minde drenaj kapasitesi yüksek, kontrollü ve oluşum sırasında sorun yaratmayan su alıcı aygıtlara olan gereksinim yaş emici kasalann geliştirilmesine yol açmışbr. Çünkü, tabla silindiri ve foillerin drenaj kapasiteleri hıza ve çaplarına bağlı olduğundan istendiği gibi konbol edilemezler. Oysa, yaş emici kasalar hızlı ve konbollü bir drenaj sağlar.
Yaş emici kasa, üzerinde %60 oranında yarık alanı bulunan ve emdiği sulan boşaltan bir çıkısı bulunan bir kasadır. Örtüsü yanklı olan kasalar İz bırakmadığından delikli olanlara tercih edilir. Kasa bir vakum sistemine bağlı olup vakum bir vakum pompası yardımıyla sağlanır. Oluşturulan vakum 30-60 cm. su yüksekliği arasında değişir. Kasanın üst kısmı yüksek yoğunlukta polietilen ile kaplıdır. Süzülme miktan elek hızına bağlı olmayıp vakum miktarına bağlıdır, Drenaj kapasitesi emme uzunluğuna bağlı olarak ve vakumunun 0,38-0,52'nd kuvvetiyle oranblı olarak artar ve aynca kullanılan hamurun tipine bağlıdır. Birim elek uzunluğundaki drenaj miktarı tabla silindiri ve foillerden çok daha fazladır. Drenaj oranı yüksek hızlarda ve düşük gramajlarda yüksektir. Yaş emici kasalann yüksek drenaj kapasiteleri nedeniyle elek uzunluğu daha kısa tutulabilir. Vakum artınlıp azalblarak drenaj miktan istendiği gibi ayarlanabilir.
Yaş emici kasalarla kağıt düşük vakum altında ve deformasyona uğramadan oluştuğundan hız sınırlaması yoktur. Aynca, kağıtta tutunma miktan artar, iki yüzlülük azalır. Tutunma miktan makine hızına bağlı olmadığından dolgu maddesi ve ince materyal oranı yüksek kağıt yapılabilir. Yapılan bir denemede yalnız tabla silindiri kullanarak yapılan gazete kağıdında tutunma %50, yalnız yaş emici kasa kullanıldığında ise %80 olmuştur. * v
Normal olarak İlk yaş emld kasa oldukça fazla su alır. Daha sonraki kasalarda İstenen miktarda su çıkarmak için vakum tedrld olarak artınlmalıdır. Safiha %7 kab madde oranına erişince hava kapller boşluklardan geçmeye başlar, safiha İçinden bol miktarda hava emmenin safiha kuruluğunu artırmaya çok az tesir<r ettiği görülmüştür(Britt and Unbehend 1980). Yaş emici kasalar folllerde olduğu gibi sürtünme nedeniyle eleği çabuk eskitirler ve eleğin döndürülmesi için gerekil gücü arbnrlar. Emici kasalann üzerindeki örtü için eskiden sürtünmeyi azaltmak amacıyla mumla emprenye.edilmJG, kusursuz ve budaksız kayın ve akçaagaç kullanılıyordu;
Son yıllarda geliştirilen poliüretan ve yüksek yoğunluktaki polietilen başanyla kullanılmaktadır. Silikon karpit ve alüminyum oksitten yapılan son derece sert örtü malzemesi de geniş ölçüde kullanılmaktadır. Örtünün üzerindeki boşluk alanı delik ya da yanklar şeklinde olabl!lr(Strauss 1970).
8.2.4.8.1. Süzme Elemanı Seçimi
Tabla silindirleri: Yavaş ve orta hızdaki makinelerde tavsiye edilir. Hız 400 m/dakyı geçiyorsa tavsiye edilmez, özellikle süzülmenin başlangıcında uygun değildir.
Drenaj levhaları: Orta ve yüksek hızlarda süspansiyonun hamur kasasında fazlaca seyreltilebllmesini sağlar; fakat, düşük hızlarda süzülme azdır.
Yaş emme kasalan: Özellikle yavaş makinelerde gramajı yüksek olan kağıt ve kartonlann yapımında(kraft ve oluklu kağıt) veya çok çeşitli gramajlarda kağıt yapan makinelerde kullanılarak kağıt hızla oluşturulur.
Halen optimum bir formasyon elde etmek için çok çeşitli elemanlar kanşık olarak kullanılmaktadır. Hangi tip elemaniar seçilirse seçilsin belidi bir esneklik sağlanması esas olup bu durum özellikle çeşitli gramajlarda kağıt yapan makinelerde daha da önemlidir. Bu elemanlann sonsuz elek üzerindeki yerleşim düzeni kağıdın cinsine ve istenen etkiye bağlıdır. Genel olarak:
• Drenaj levhalan süzülmeyi artırmak ve hamur kasasında konsantrasyonu düşürerek formasyonu düzeltmek için kullanılır,
• Yaş emme kasalan süzülmenin daha İyi kontrol edilmesi ve özellikle düşük hızlarda süzülmenin arbnlması için kullanılır,
• Tabla silindirleri formasyon halindeki safihanın İçinde belirli bir mikrotürbülans yaratmak İçin kullanılır(Vilars 1978).
8.2.4.8.2. Süzülme Direnci
Kağıdın formasyonu sırasında lif tabakasının kalınlığı arttıkça süzülmeye karşı olan direnç, lif tabakası ağırlığının artışından daha hızlı olarak artar(Vilars 1978, Britt and Unbehend 1980).
Uf tabakasının kalınlığı artbkça buna paralel olarak ince materyalin ve dolgu maddelerinin tutunması da artar. Oluşturulan ıslak safihadan akmaya karşı olan direnç birçok faktörden etkilenir. Bunlar;
1. Kağıt hamuru kanşımının konsantrasyonu ve İçeriğine kablan maddelerin türü,
2. Liflerin çap, şişme derecesi, elastiktik özellikleri, 3. Tutundurucu madde kullanımı İle dolgu ve ince maddelerin
kümelenme eğilimleri, 4. Formasyon eleğinin özellikleri,
5. Hamur kasasının yapısı, 6. Su çıkarma amacıyla uygulanan basman etkime süresidir.
Su çıkarma kapasitesini ortaya koymak için VVahlström and O'Blenes tarafından geliştirilen aşağıdaki formül kullanılabllmektedir(Norman 2000).
T=k/c.wa(AP)'' Burada;
T: drenaj süresi, C: Kanşımın konsantrasyonu, W: Biriken lifin gramajı, AP: Drenaj basıncı, k, a ve n katsayıdır.
Tabla silindirleri, drenaj levhalan ve emici kasalar tarafından oluşturulan depresyonlar safihanın sıkışbnlmasını sağlar.
Bir safihanın sıkışhnlma yeteneği gramajın yanında aşağıdaki etkenlere de bağlıdır. • Hamurun özellikleri (pişirme derecesi, lif uzunluğu v.s.), • Dövme miktan(IIflerin şişme mlktan, flbrillenme, kesme v.s.) • İnce materyalin oranı(kınnb lifler, dolgu maddeleri).
Böylece; rijit, İnce ve kısa elemanlardan oluşan mekanik hamur düşük depresyonlarda kimyasal hamurlardan daha yavaş süzülür. Bunun aksine, yüksek depresyonlarda daha hızlı süzülür. Uf kümelenmesi olmayan düzenli yapılı safihalarda vakum daha etkilidir. Zayıf bölgelerden geçen hava akımı uygulanan vakumun etkisiz hale gelmesine neden olur.
Schopper indisi kağıt hamurunun makine üzerindeki davranışı hakkında genellikle iyi bir fikir vermez. En iyisi bu amaçla Tappi İndisi ölçülerek, 60 g/m2lik bir kağıt için süzülme zamanının bellrtiimesidir.
8.2.4.9. Emld Kasalar(Suction Boxes, Calsses Aspirantes)
Hamurun özelliğine, dövme derecesine, dolgu maddesi miktanna ve sıcaklığa bağlı olarak tabla silindirleri, drenaj levhalan ve yaş emld kasalar safihayı ancak %2-4 kuruluk derecesine getirebilirler. Çünkü, belirli bir kuruluktan sonra safiha arasından hava geçtiğinden su çıkanlması güçleşmektedir. Öte yandan pres kısmında safihanın preslenebilmek için en az %15-25 kurulukta olması gerekmektedir. Hızlı gazete kağıdı makinelerinde emici kasalardan önce kuruluk %1.S- 2.0 iken emld kasalardan sonra %10-15 olmaktadır. Emici kasalann sayısı 5-9, genişlikleri 25-40 cm. arasındadır. İstenen kuruluğu sağlamak için vakum pompası kullanan emici kasalar, rotabelt ve emld silindirler kullanılır. Böylece kağıdın içinde;
351
• Çok küçük kapller boşluklardaki serbest su alınabilir; ancak, bağlı suyun tutunma gücü vakumdan yüksektir ve çıkarılamaz,
• Çıkanlan su miktan arttıkça safiha arasından geçen hava miktan da artar ve vakum etkisi azalır,
• Belli bir üretim için kuruluk miktan emici kasalarla %10-18 arasına çıkarılabilir,
Şekil 8.36'da görüldüğü gibi emld kasalann eni 25-40 cm. kadar olup kapak kısmı sürtünme katsayısı düşük materyalden yapılmış, üzeri yanklı veya deliklldlr(Vilars 1978). Delik dizaynı safihada iz bırakmayacak şekilde yapılmış olup açık delik alanı %40-55 arasında değişir. Hızlı makinelerde kapak kısmı silikon karpitten yapılmışbr. Yavaş makinelerde yüksek yoğunlukta polletllen kullanılır. Emld kasalarda vakum miktan 5-25 cm. Hg. yüksekliği arasında değişir. Kasa alt kısımdan bir boru 11e vakum pompasına bağlı olup bu pompa su ve hava emer. Kasanın ayarı İki ucunda bulunan bir vida veya manivela yardımıyla yapılır. Enerji tüketimine ve boşa enerji harcanmasına neden olan hava girmesi önlenmelidir. Üst levha üzerindeki deliklerin çapı 15-18 mm. arasında olup hızlı makinelerde suyun akışını kolaylaşbrmak için eğimli delikler kullanılması önerilmektedir(Bolam 1971, Vllars 1978, Strauss 1970).
B: Kasanın üstten görünüşü
Boşaltma delikleri
A: Kasanın enine kesiti
Şekil 8.36. Emici kasanın enine kesiti ve üstten görünüşü.
Kasa tarafından yapılan emme miktan şunlara bağlıdır:
• Liflerin özelliğine ve dövme mlktanna, kümelenme durumuna, • Makinenin hızına ve emici kasanın emme yüzeyine, • Vakum miktanna ve vakum pompasının debisine.
Kullanılan vakum belirli bir sının geçmemelidir, aksi halde sürtünme nedeniyle elek çabuk aşınır, hatta çalışma durabilir. Üretim dnslne bağlı
olarak emld kasa sayısı 2-12 arasında değişir, vakum miktan İse 0,5-5 m su kolonu arasında değişebilir. İlk kasalarda vakum düşük tutulmalı, daha sonra tedrici olarak artırılmalıdır. Başlarda su fazla olduğundan ilk kasada yüksek vakum uygulanması hiçbir işe yaramaz, üstelik eleğin hareketini engelleyebilir.
Emici kasalar grup halinde monte edilip tek bir pompaya bağlanabildiği gibi ayn ayn montajı da mümkündür. Vakum için de çeşitli özellikte pompalar kullanılmaktadır.
8.2.4.10. Hareketli Emici Kasa(Rotabelt)
Bazı ağır gramajlı kağıtlann drenajı son derece güç olduğundan yüksek oranda vakum gereklidir. Bu İşin normal emld kasalarda yapılması büyük ölçüde sürtünmeye ve bir noktadan sonra da eteğin hareketsiz kalmasına neden olmaktadır. Sonuçta çalışma güçleştiği gibi enerji tüketimi de artmaktadır. Bu gibi durumlarda ancak döner emici kasa veya rotabelt ile çalışmak mümkündür. Örtü kısmı sürtünmesi az olan materyalden yapılmış olup iki uçta birer silindir ve ortada bir bant vardır. Şekil 8.37'de görüldüğü gibi elekle birlikte döndüğünden sürtünme büyük ölçüde azalmışbr. Silindirlerin dönmesini sağlayan bant kauçuktan yapılmış olup üzeri deliklidir. Bant üzerinde yivler vardır. Yivler içinde ise, kalınlık boyunca delikler bulunur. Bu delikler, emici kasalann deliklerine denk gelecek şekilde dizayn edilmiştir. Emld kasa sayısı 2-3 tanedir. Sürtünme azaldığından eleğin ömrü uzar, güç tüketimi azalır. Ortadaki emici kasaların vakumu istendiği gibi ayarlanabilir (Bolam 1971).
ûç emici kasanın ayan
Şekil 8.37. Rotabelt (Hareketli emld kasa).
8.2.4.11. Üst Couch Silindiri ( LumpbVeaker Roll )
Genellikle bronz kapsüllü olan bu silindirin odundan olanı eski küçük makinelerde kullanılmıştır ve üzeri keçe ile kaplanmıştır. Couch presi yeni
makinelerde pek kullanılmamaktadır. Safihanın kabalık ve düzensizliklerini gidererek presteki kopmaları önlemek amacıyla kullanılır. Aynca, emici silindirin içindeki vakum kasalarının daha etkili emiş yapmasını sağlayarak vakum artışı dolayısıyla daha çok su çıkanlmastnı sağlar(Bolam 1971).
Özellikle yüksek hızlarda daha etkili çalışma sağladığından hızlı kraft ve gazete kağıdı makinelerinde kullanılır. Eğer, üzeri temiz tutulmazsa safihadan lif koparabilir ve bazı kağıtlarda kaliteyi bozabilir. Neopren kaplı silindir lif yolunmasını azaltmaktadır. Çapı çok değişik olup geniş makinelerde 46-90 cm. arasında değişir. Tepe basıncı minimum olup ancak elek tarafından döndürülecek kadar hafiftir. 50-55 cm Hg sütunu vakum uygulanabilmektedir. '*
8.2.4.12. Emici Silindir (Couch Roll, Cylindre Aşpirant)
Emici silindir genellikle santrifüjleme ile dökülmüş bronz alaşım veya korozyona dayanıklı fakat daha pahalı olan paslanmaz çelikten yapılır. Emici silindir aynı zamanda eleği döndüren silindirlerden birisidir. Üzeri delikli ve içerisine emici bir kasa yerleştirilmiştir ve bu kasa sabittir. Silindir bu kasa etrafında dönerek elekle emici kasa arasındaki sürtünmeyi rotabeltte olduğu gibi azalbr. Şekil 8.38'de bir emici silindirin enine kesiti ve içindeki emici kasa görülmektedir(Vilars 1978). Emici kasalarda vakum mlktan sürtünme nedeniyle sınırlı olduğundan bu kasalardan geçen safihanın kuruluğu %10-18 arasındadır. Emici silindir elekle birlikte döndüğünden pek sürtünme sorunu yoktur. 40-70 cm. Hg sütunu yüksekliğinde vakum uygulanabilir. Kağıdın çeşidine bağlı olarak emici silindir yardımıyla kuruluk %18-25'e kadar yükseltilebilir. Bazı makinelerde emici silindir üzerinde yukanda da bahsedildiği gibi kauçuk kaplı bir düzeltme silindiri kullanılır. Bu silindir kağıdı kompaktlaşbnr ve su çıkarılmasında emici silindire yardıma olur. Ancak, safihanın yüzeyinden lif kopardığından sürekli bir fıskiye ile temizlenmelidir.
Şekil 8.38. Bir emici silindirin enine kesiti(Vilars 1978),
354
Emici silindir içindeki vakum kasası üst kısmından safihaya vakum uygular. Düşük hızlarda çıkanian suyun bir kısmı vakumla emilerek vakum pompasına taşınır. Fakat, çıkanian suyun çoğu silindir deliklerinde tutulur. Yüksek hızlarda emici kasa arasından fazlaca su geçmeylp deliklerdekl suyun bir kısmı santrifüj kuvveti ile fırlatılır, hız arttıkça bu miktar da artar. Bu durumda beyaz su teknesi keçeye su sıçramasını önleyecek şekilde dizayn edilmelidir. Suyun bir kısmı da silindir yüzeyine yapışır, diğer bir kısmı da ikinci devir sırasında yine deliklerde kalır(Bolam 1971).
Emici silindirin uçlan açık veya kapalı tipte olabilir. Elek değiştirme tipine bağlı olarak emici silindir canbiever olabilir veya olmayabilir, iki ucu kapalı olanlar genellikle canrJlever tiptedir. Açık uçlu olanlar cantilever tipte de olabilir. Emici silindirlerin kapsülü çıplak metal olduğu halde emici preslerin silindiri kauçuk kaplı olup delik çaplan daha küçük, bununla birlikte dizaynlan benzerdir. Kapsülün yapımında kullanılan malzeme sağlam ve korozyona dayanıklı olmalıdır. Genellikle, bronz veya paslanmaz çelik kullanılmakta olup son yıllarda aside dayanıklı ve daha sağlam olan paslanmaz çelik kullanılmaktadır. Bronz kapsül sanbifüjleme yöntemiyle dökülmektedir. Kapsülün sağlamlığı çapına ve duvar kalınlığına bağlıdır.
Emici silindirlerin delik alanı pres silindirlerinden biraz fazla olup %22.5 kadardır. Delik çapı 6.35 mm. ile pres silindirlerinden daha büyüktür. Maksimum emme alanı sağlamak için delik çapı yüzeyde daha geniş tutulur, içerde daralır. Emici preslerde ise delik alanı %20-22, delik çapı da 4,76 mm.'dlr{Boiam 1971).
Şekil 8.38'de görüldüğü gibi emle! silindirin içindeki emici kasa bir, İki veya bazı hallerde üç kompartımanlı olabilir. İki kompartımanlı kasalarda ilk kısımda orta kuvvette, İkinci kısımda İse yüksek vakum uygulanır. Emici silindirin vakum alanı emici pres silindirlerinden daha geniştir. Emme alanı İç kısımdan kapsüle karşı İki uzun şeritle tecrit edilmiştir. Tecrit şeridi olarak kauçuk, plastik veya karbon kullanılır. Tecrit maddesi aşınmaya karşı dayanıklı olmalıdır. Tecrit şeridi sabit veya yüzer tipte olabilir.
Emici silindirler makine odasında belli başlı gürültü kaynaklanndan biri olmuştur. Özellikle geniş ve hızlı makinelerde önemli bir sorun kaynağı olmuştur. Gürültüyü azaltmak için özel dizaynlann geliştirilmesi gerekmiştir. Çünkü, deliklerden giren hava sirene benzer sesler çıkarmaktadır. Aynı sorun emld pres silindirlerinde de kendini göstermiştir. Gürültüyü tamamen gidermek mümkün olmamakla birlikte belirli bir sınıra indirilmesi mümkün olmaktadır. Bunun için uygulanan bazı yöntemler vardır.
Birind yöntemde atmosferik basınçtan vakuma geçişin tedrid olmasını sağlayan susturucular kullanılmaktadır. Bu susturucular deliklerden geçen hava akımını sınırlayacak şekilde dizayn edilmiştir. Tarak şeklindeki susturucunun açık tarafındaki aralık santimetrenin küçük bir bölümü
355
kadardır. Ayrıca, deilklerdeki basınç değişimi tedrici olmalıdır.
İkinci yöntem ise deliklerin çapraz ve silindirin uzunluğuna yönde aynı sıraya gelmeyecek şekilde yüzeyde dağıblmasıdır. Bazı hallerde bu önlem yeterli olmakta, diğer durumlarda ise susturucu kullanı!maktadır(Bolam 1971).
Emici silindirlerin avantajlan; • Orta ve yüksek hızlarda çalışabilir, • Elekten aynlışta kağıdın kuruluğu daha yüksektir, • Kullanılması kolaydır.
Emici silindirlerin sakıncaları; • Vakum pompası gerekli olup fazlaca enerji tüketir, • Önlem alınmadığı taktirde emme deliklerinden keskin bir gürültü
çıkar. Yukanda bahsedildiği gibi deliklerin uygun geometrik dizaynı gürültüyü azaltmaktadır,
• Kağıt üzerinde elek izleri oluşturur, • Özellikle boyanmış ve dolgu maddesi kullanılan kağıtlarda iki
yüzlülük daha da belirginleşir(Vilars 1978).
8.2.4.13. Düzeltme Silindİri( Dandy Roll, Rouleau Egoutteur)
Birçok Fourdrinier kağıt makinesinde düzeltme silindiri sonsuz eleğin üzerinde emici kasalar arasına yerleştirilir veya bazı hallerde faillerin vakum yönünden yüksek olduğu alana konabilir. Düzeltme silindiri genellikle safiha kuruluğunun %2 olduğu emici kasalann ortasına yerleştirilir ve albna da iki adet tabla silindiri konur. Silindirlerin ucu makine çabsı üzerinde destekler üzerine yerleştirilmiş olup, düşey ayar ve kaldırma sistemleri vardır. Düzeltme silindiri özel bir motorla kayış veya dişli ile ya da couch silindirinden alınan güçle döndürülür. Elek durdurulunca düzeltme silindiri dönmemelldlr, ya da elek dönerken durdurulmalıdır.
Düzeltme silindiri hafif ve rijit olmalıdır. Makine hızı ve eni artbkça çapı da artar. Eskiden düzeltme silindiri elekle temas sonucu döndürülürdü. Son yıllarda döndürme bir elektrik motoru yardımıyla yapılmaktadır. Böylece, safiha ile fazla yakın temas gerekmemekte ve lif yolunması, zift yapışması gibi sorunlar azalmakta, silindirin ömrü uzamaktadır. Dönüş hızını elek hızına göre ayarlamak mümkündür. Bazı uygulayıcılar düzeltme silindirinin elekten birazcık daha hızlı dönmesini avantajlı bulmakta İse de genel uygulama elekle aynı hızda döndürmektir (Bolam 1971).
Düzeltme silindirinin görevleri şunlardır(Vllars 1978): • Lifleri dağıbr, yüzeyi düzeltir, boşluklan kapabr, • Safihayı daha kompakt hale getirir ve böylece emici kasalann
etkisini aıtınr. Çünkü, safiha arasında hava geçen delikler bulundukça emici kasalarda güç kaybı da artar,
• Liflerin bağlanmasını iyileştirir, • Kağıdın üst yüzeyine, elek izi olan alt yüzüne benzer bir görünüm
verebilir. Bu durumda silindirin üzeri sonsuz eleğe benzer bir elekle kaplanır ve elek kağıda dokunmuş bir kumaş görünümü verir. Eğer, birbirine paralel kabartmalar kullanılırsa kağıt değişik bir görünüm kazanır,
• Kağıda filigran kazandınr. Silindir üzerine yapılacak kabartmalar basınç etkisiyle liflerin kayması sonucu kağıt üzerine geçer ve o noktalarda kağıdın yoğunluğunu ve optik geçirgenliğini değiştirir. Işığa doğru tutulunca aynı kabartma kağıt üzerinde de görülür.
Düzeltme silindiri bu faydaları yanında bazı sorunlara da neden olur. Bunlar safihadan lif koparma, safihaya su fırlatma gibi sorunlardır. Bunları gidermek için düzeltme silindiri uygun bir yere konur ve uygun bir temizleme sistemi kullanılır. Düzeltme silindiri içinde fıskiyeler kullanılarak devamlı temiz tutulması sağlanır. Temizleme iki şekilde yapılır. Birincisi makine üzerinde silindir içinde, fıskiyeler kullanılarak, dönüş yönünde su püskürtülerek yapılır. 5-10 dakikalık sürelerle günde birkaç defa yapılır. İkincisinde ise, silindir makineden çıkanlarak dik olarak konur, elek dönüşü yönünde fırçalanır ve NaOH ile temizlenir. Bu işlem İse, günde bir kez yapılır. Kullanılan fıskiyelerin basma 965-1380 kpa arasında olup bir hafta süreyle silindiri temiz tutar. Çift kaplanmış düzeltme silindiri safihadan su çıkararak bu suyu yüksek basınçlı fıskiye tarafından alınıncaya kadar tutar{Casey 1980, Bolam 1971).
Düzeltme silindiri para, senet, yazı ve baskı kağıtlan İle sigara kağıtlannın yapımında genellikle kullanılır. Son yıllarda genel eğilim yüksek makine hızlannda düzeltme silindiri kullanmamak yönündedir. Eğer, düzeltme silindirinin hızı elek hızından %1 fazla İse en iyi formasyon elde edilmektedir.
Başarılı bir İşlem için düzeltme silindirinin çapı önemli bir etkendir. Silindirin çapı öncelikle makinenin hızına bağlıdır. Tablo 8.2'de makine hızına bağlı olarak silindir çapı değerleri veri!miştir(Casey 1980).
Tablo 8.2. Düzeltme silindirinin çapının makine hızına Makine hızı, m/san. Silindir çapı, m.
4.1-5.1 0.51 5.1-6.6 0.61 6.6-7.6 0.76 7.6-9.1 f 0.91
9.1-11.1 1.07 11.1-12.7 1.22 12.7-15.2 1.52
göre değişimi
Düzeltme silindirinin yaptığı basınç nedeniyle sonsuz elek 2-3 mm. kadar sarkabilir. Başanlı bir sonuç elde etmek için silindir alündakl safiha yeterince yaş ve safiha nemi %94-96 arasında olmalıdır. Eğer, düzeltme silindiri alündakl tabaka fazla kalın ise silindirin arka kısmında yüzey düzensizlikleri ortaya çıkabilir. Bunun aksine eğer lif tabakası çok ince ise düzeltme silindirinin formasyon üzerine fazla bir etkisi olmayacaktır. Bu nedenle düzeltme silindirinin sonsuz elek üzerinde konduğu yer çok önemlidir.
Düzeltme silindirinin yüksek hızlı makinelerde kullanımı 2 sebepten dolayı zorluk oluşturur. Bunlar;
1. Eğer, düzeltme silindiri'fourdrinier kağıt makinesinin ilk kısımlanna yerleştirilirse makinenin son kısmına doğru gidildikçe damla düşmesi nedeniyle ıslak safihada lekelenme oluşur.
2, Eğer, düzeltme silindiri kuruluğun fazla olduğu kısma kaydırtırsa silindiri temiz tutmak zorlaşacak ve bu artan hızla birlikte daha büyük bir olacakbr(Norman 2000).
8.2.4.14. Sarsıntının Formasyona Etkisi
Sarsınb Fourdrinier kağıt makinesinin baş kısımlannda ve hızı 300 m/dak. dan düşük olan makinelerde etkİlidir(Vilars 1978). Sarsınb hareketi göğüs silindiri ve tabla silindirlerine uygulanır. Göğüs silindiri esnek bir destek üzerine monte edilir. Tabla silindirleri ise, sarsmfa rayı üzerine monte edilir. Sarsınb aleti, göğüs silindirine ve sarsınb rayına bağlanır. Sarsınb birimi, hızı ayarlanabilen bir elektrik motoruna bağlıdır. Sarsınb frekansı özel olarak dizayn edilmiş eksantrik bir mekanizma ile ayarlanır. Sarsmbnın etkisi, en fazla eleği daha çok saran göğüs silindirinde hissedilir. Buna karşılık, emici kasalarda ve tabla silindirlerinin son kısmında en azdır. Sarsınb birimiyle elek partisi arasında bir çok noktadan bağlanb vardır (Bolam 1971).
Sarsıntının amacı:
• Liflerin düzenli dağılımını sağlayarak oluşumunu düzeltmek, • Liflerin birbirlerine dolaşmasını sağlamak, • Liflerin makine yönünde yönelişlerini azaltmak.
Sarsmbnın yeterince etkili olabilmesi İçin lif süspansiyonu seyreltjk olmalıdır. Sarsmbnın büyüklüğü ve frekansı üzerinde oynanabilir. Değişik hamurlar için farklı sarsınb tipleri önerilmektedir. Bunlar;
• Kısa lifli hamurlar için düşük frekanslı kısa sarsınblar, • Uzun lifli hamurlar için uzun sarsınblar, • Zayıf hamur İçin yüksek frekanslı hızlı sarsınb, » Yağlı hamur İçin yavaş sarsınb
Bununla birlikte sarsmbnın etkililiği tartışmalıdır. Yeni araşbrmalar
358
makine yönü ve enine yönde lif yönelmesi olduğunu ve 45°'lik yönde yönelmenin azaldığını göstermiştir.
• Süzülmeyl yavaşlatmak için hızlı ve kısa sarsınb, • Süzülmeyl artırmak için uzun ve yavaş sarsınb kullanılır. Eğer,
sarsınb yapılan eleğin uzunluğu 9 m., eleğin hızı 5 m/san. (300 m/dak.) İse hamurun tibeşlme uğradığı süre aşağıdaki gibi 'hesaplanır:
f = i ı = £ = 1.8 sn. dir. V 5
Eğer, hamurun 10 tibeşimi isteniyorsa dakikadaki sarsınb sayısı aşağıdaki şekilde hesaplanır:
M =—x 60 = 335 sarsınb/dak. dır. 1.8
8.2.4.15. Lif Özelliklerinin Drenaj Üzerine Etkisi
Nispeten kaba liflerin ince fibril ve fibriidklere dönüştürülmesi, bunlann elek deliklerini bkaması nedeniyle, suyun geçebileceği ortalama gözenek çaplannı küçültür. Sonuç olarak da lif tabakası arasından geçen suyun süzülme hızı azalır. Çünkü, süzülme mlktan gözenek sayısı ile oranblı, kapller çapın dördüncü kuvvetiyle ters oranblıdır. Lifler saçaklanmaya uğramasa bile kısa lifler küçük gözenekli safiha oluştururlar. Bu nedenle, drenaj oranı lif uzunluğunun artması ile artar. Aneak, lif uzunluğunun etkisi saçaklanmadan daha azdır. Aynca, lif yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri drenaj üzerine etki eder.
Islak safiha belirli bir kalınlığa erişinceye kadar eleklerin gözenekleri arasından olan lif kaybı oldukça yüksektir.' Yüksek hızlı gazete kağıdı makinelerinde hamurun aşağı yukan %40'ı elekten geçer; ancak, geri kazanma ile tekrar devreye sokulur.
Liflerin kümelenmesi drenajda önemli bir etkendir. Çünkü, kümelenme arbnca bazı geniş gözenekler açılır ve yüksek drenaj oranı elde edilir. Bunun aksine, böyle bir durumda gözenekler nedeniyle emici kasalann etkisi azalmaktadır. ElekboiltJer muhtemelen lif yüzeylerini dehidratiandırdığından (su kaybı) ve kümelenmeyi arbrdıklanndan drenaj oranını arbnrlari Keza, lif yüzeylerini dehidratiandırdığından kaynatma drenaj oranını arbnr. Bazik ve nötral boyalar yüksek oranda kablırsa drenaj azalır. Bunun nedeni, lif yüzeylerindeki elektroklnetik yük değişimi olabilir.
8.2.4.16. Kağıt Makinesi Eleğinin Drenaj Üzerine Etkisi
Kağıt makinesi elekleri ince bakır veya bronz alaşımdan dokunur ya da
359
plastik maddelerden yapılmış olabilir. Delik çapı ve dokuma stili yönünden elekler birbirlerinden farklıdır. Birçok dokuma tipinden genellikle iki tanesi imalatçılar tarafından kullanılır. Bunlar standart ya da ikili düz örgü ile uzun kıvrımlı örgü tipidir. Bu bp elekler kitap ve yüksek kaliteli kağıtlann yapımında, uzun kıvnmlı elekler ise gazete ve kraft kağıdı yapımında kullanılmaktadır. Standart gözenek boyutlan ve çeşitli kağıt tipleri için kullanılan gözenek boyutları Tablo 8.3'de verilmIştir{Casey 1961).
Tablo 8.3. Çeşitli kağıtların üretiminde kullanılan eleklerin gözenek boyutlan (Casey 1961).
Mesh İnç2 deki tel Kağıt cinsi sayısı
55 55x38 Gazete kağıdı, sargılık kağıt 60 60x40 Gazete kağıdı, sargılık kağıt 65 65x44 Orta kalite kağıt 70 70x52 Orta kalite kağıt 75 75x56 İyi kalite kitap kağıdı 80 80x60 İyi kalite kitap kağıdı
Özel kağıtlar için gözenek boyutunun (80x60) daha İnce olması İstenebilir. Yuvarlak eleklerde dolgu maddesi içeren hamur için gözenek boyutu 40x50 mesh, karton İçin 50x60 mesh olarak kullanılır. Genel olarak, ince gözenekli elekler kısa ömürlüdür. İnce gözenekli eleklerde drenaj yavaşbr; çünkü, daha çok ince materyal tutar ve yoğun kağıt oluşturur. Yüksek hızlarda eleğe daha çok çekme ve emme uygulandığından aşınma fazla olup bükülebilir ince tellerden yapılmış veya plastik elekler kullanılmalıdır.
8.2.4.17. Viskozite ve Sıcaklığın Drenaj Üzerine Etkisi
Drenaj süresi liflerin içinde bulundukları suyun viskozitesi ile oranblıdır. Viskozite sıcaklığa bağlı olduğundan drenaj da sıcaklığa bağlıdır. Sıcaklığın 5°Cden 30°C ye çıkmasıyla drenaj iki kat artmaktadır. Yaz ile kış arasındaki sıcaklık farkı drenajı belirgin şekilde etkileyebilir. Şeffaf kağıtlann yapımında drenajı arbrmak İçin ısıtma kullanılır. Süspansiyon İçinde nişasta, tutkal gibi kıvamlı maddelerin kullanılması drenajı azaltır.
8.2.4.18. Kenar Kesici (Edge Cutters, Bordeuse)
Islak safihanın elekten pres partisine geçebilmesi için kenarların düz olması gereklidir. Aksi halde, keçelere ve preslere yapışarak kağıdın kopmasına neden olur. Bu yüzden ıslak safiha emici kasalan terkedince iki kenardan çok ince ve 2-10 bar basınçlı su fışkırtılarak kesilir. Su makine yönüne aksi yönde meyilli olarak verilir, kesilen kenar bantlan emid silindirin
albndaki yaş kopuklann deposuna düşer.
Kenar kesici son emici kasadan sonra yerleştirilir. Kenar kesicide memenin bkanmaması için hibeden geçirilmiş taze su kullanılır. Eğer beyaz su kullanılırsa, dalıcı temizleme sistemi kullanılır. Kenar kesid paslanmaz çelikten veya korozif olmayan meralden yapılır.
- 8.2.4.19. Safiha Kesici (Cross-cutter, Coupe Feuille)
Çalışmaya başlarken veya safihanın kopması halinde elekten preslere safihanın aktanlması için önce 6-10 cm. eninde bir şeridin aktanlması gereklidir. Bu banda uç adı verilir ve sınırlan yine ince bir su fışkırtması ile aynlır. Safiha kesici son emici kasadan sonraya yerleştirilmiştir. Önce 10 cm genişlikte başlanan bant safiha pres kısmına gelince büz İtilerek genişlik 20 cm. ye çıkarılır, bant kurutma kısmına gelince İse büz yavaş yavaş öbür kenara doğru İtilerek safihaya tam eni kazandınlır. Büz hareketli bir kafa üzerine monte edilmiş olup ortası yank bir tüp içinde hareket eder. Su bir hortum yardımıyla sağlanıp safiha kesici operatörün İtmesiyle ileri geri hareket eder. Metal kısım bakır, pirinç veya paslanmaz çelikten yapılmışbr, hareket halinde bükülmeyecek şekilde dizayn edilmiştir. İşlem elle yapılabildiği gibi bir elekbik motoru ve düğmeyle de yapılabilir.
Yüksek hızlı makinelerde otomatik elektrikli kopma kontrol ekipmanı kullanılır. Pres ve kurutma partisinin değişik noktalanna konulan fotoelekbik hücreler yardımıyla kopma halinde safiha kesici otomatik olarak 6-10 cm eninde uç kesmeye başlar. Böylece, kopma halinde safihanın tam kesilmesi önlenerek bkanmalara engel olunur (Bolam 1971).
8.2.4.20. Kılavuz Silindiri veya Elek Kılavuzu
Elek monte edildikten sonra tüm silindirlerin birbirine paralel olmasına dikkat edilmelidir; ancak, kusursuz bir ayarlama yapılamaz. Herhangi bir silindirin en küçük eğikliği veya eleğin başlangıç gerilimlndekl en küçük değişiklik eleğin önden veya arkadan kaymasına ve eksenden aynlmasına neden olur. Dolayısıyla, elek daima kendi ekseninden aynlmaya meyleder ve bunun sonucu olarak da yırblabillr. Bu nedenle, elle veya otomatik olarak çalışan bir kılavuza gerek vardır. Kılavuz silindirinin etkisi şu şekildedir: Elek daima silindire ilk değdiği noktanın yönünde yer değiştirir, daha doğrusu elek silindiri eksenine dikey yönde terkeder. Bu yüzden, kılavuz silindirinin transversal pozisyonu otomatik olarak veya elle ayarlanarak eleğin sağa sola kayması önlenir.
i
Otomatik kılavuzda bir kol veya mahmuz elek yönünü hissedici olarak kullanılır. Bu kol eleğin ön kısmının kenanyla temastadır ve düşey olarak eksenlendirilmlştir. Eleğin kenannı takip edecek şekilde dengelenmiştir.
. Kılavuz kol ile yatak arasında mekanik bir bağlar* vardır. Sağa sola harekeni
yatak sayesinde eleğin eksenden kayması otomatik olarak düzeltilir. Kol, elek kenarına dokunup uzaklaşarak bir diyaframı veya kaygan yatağı kumanda ederek elek eksenini otomatik olarak doğrultur (Bolam 1971).
Yavaş makinelerde kılavuz ayan elle, hızlı makinelerde ise otomatik olarak yapılır. Elle ayar bir vida ya da bir volan yardımıyla yapılır. Otomatik ayar elektrikli, hidrolik veya pnömatik olabilir.
Elek kılavuzu eski makinelerde bakırdan yapılıyordu. Son zamanlarda en çok bronz ve kauçuk kaplı yumuşak çelik kullanılmaktadır. Kılavuz silindiri, son emici kasa ile emici silindir, arasına yerleştirilebilir. Yüzeyinin %10-20'sl elek tarafından sarılmış olmalıdır.
8.2.4.21. Elek Açma veya Germe Silindiri
Elek açma silindirinin iki görevi vardır. 1. Eleğin kıvnmlarını düzeltmek ve ona ilk gerilimi vermek, 2. Kullanma ile elekte oluşan gevşemeyi gidermek (Bolam 1971).
Kısa ve orta uzunluktaki eleklerde bir germe silindiri, uzun eleklerde ise iki germe silindiri kullanılır. Germe silindirinin hareketi elek uzunluğu farkı İle orantılı olmayın silindirin 25 mm.'lik hareketi elekteki 12,5 mm.lik bir uzunluk farkına tekabül eder. Silindirin toplam hareketi 200-400 mm. arasında olabilir.
Elek gerilimi eleğin ömrünü doğrudan etkileyen bir faktördür. Aynı zamanda eleğin yönlenmesi kağıt formasyonu üzerine de etki eder. Uygun gerilim makinenin dizaynına, hızına ve eleğin eskiliğine bağlıdır. Örneğin hızlı bir gazete kağıdı makinesinde, makine stop halinde iken 0,267-0,356 kg/cm. olabilir. Makine çalışırken en fazla gerilim emici kasalar ile emld silindir arasında olup 0,54-0,89 kg/cm.'dir. Emid silindirden hemen sonra İse 0,36 kg/cm.'ye düşer. Göğüs silindiri ile tabla silindirleri arasında gerilim nispeten düşük olup emici kasalara doğru artarak 0,45 kg/cm.'ye kadar yükselir(Bolam 1971).
Elek gerilimi arttıkça eleğin ömrü kısaldığından uygun çalışma sağlandığı sürece düşük gerilimde çalışılmalıdır. Minimum çalışma gerilimi bazı etkenlere bağlı olup çok gevşek elek emici silindirde eleğin kaymasına neden olur. Gevşek elek, eieğin ve elek kılavuzunun çalışmasını bozar. Bu da uygun kılavuz dizaynı İle giderilebilir. Minimum gerilimi etkileyen en önemli faktör kağıt formasyonudur. Gevşek elek göğüs silindirinden sonra sıçramalara, tabla silindirlerinde aşın sarkma ve titremelere neden olur. Diğer etkenler sabit kalmak koşuluyla yüksek makine hızı yüksek eiek gerilimi ister. Germe silindiri genellikle eleğin iç kısmında bulunur. Gerilim çeşitli yöntemlerle silindir ağırlığının serbest bırakılmasıyla ayarlanır. Ayrıca, denge ağırlığı da kullanılabilir.
8.2.4.22. Beyaz Su Teknesi (Water Tray)
Drenajın çoğu göğüs silindiri İle ilk tabla silindirinde olur. Bazı yavaş makinelerde beyaz su teknesi sadece bunların albnda bulunur. Ancak, çoğu makinelerde tüm tabla silindirlerinin albnı kaplar, emld kasalann albnı kaplamaz. Bazı makinelerde İse*, emld kasalannda albnı kaplar. Beyaz su teknesi, sac levha, bakır veya paslanmaz çelikten yapılır. Cantilever ve raylı çab sistemlerinde sabittir. Elek değiştirilirken oynablmaz. İyi dizayn edilmiş bir beyaz su teknesi birçok amaca hizmet eder. Bunlardan en önemlileri, fan pompası için stabll su yüksekliği ve pompanın hava almamasını ve süzüntü sulann yeniden kullanılmasını sağlar.
Tabla silindirleri, drenaj levhalan gibi drenaj elemanlarının albndan süzülen sular ayn ayn toplanarak, tüm yaş parti kısmının albnı kaplayan beyaz su teknesine akar. Emld kasalann sulan başka bir depoya gönderilir. Bu sular seyreltme pompasına gönderilerek hamurun sulandırılmasında kullanılır. Aynca, yıkamada kullanılabilir. Seyreltme pompasının debisini düzenli tutmak için beyaz su teknesinin su seviyesi sabit tutulur. Aksi halde, hamur kasasının konsantrasyonunda değişmeler dolayısıyla kağıdın gramajında düzensizlikler oluşacaktır.
Beyaz su teknesinde katı madde miktan 0,3-1,0 g/i. arasında değişir. Mekanik hamurda bu miktar 2-4 g/i'ye kadar yükselebilir.
8.2.5. KAĞIT MAKİNESİNİN DEVRELERİ
Kağıt makinesi üzerinde kendine has özellikleri olan üç adet devre vardır. Bunlar:
Birindi Devre: Bu devre, kanşbncıdan sonra hamurun sulandınlması, hamur temizleyidler, hamur kasası ve sonsuz eleğin albna süzülen sulardan oluşturup kısa bir devredir.
İkindi Devre: Birindi ve üçüncül devreye girmeyen fabrikasyon devresini kapsar. Bu devre uzun bir devre olup fabrikasyonda yeniden kullanılabilen maddelerin geri kazanılmasını, yedek beyaz suyun depolanmasını, dezentegrasyonu, hamurun dövülmesini ve çeşitli çalkalama ve yıkamaları kapsar.
Üçüncül Devre: Bu devre, sonunda lağıma gönderilecek fabrikasyon sulannı kapsar. Genellikle, yeniden kullanılmayacak ve antmadan çıkan çamurlan, biyolojik arıtma havuz veya göletlerini kapsar. Üçüncül devre fabrikasyon dışı bir devredir.
•t
363
8.2.5.1. Birincil Devre
Kağıt makinesinin merkezi yalnız kağıt formasyonunu değil aynı zamanda dolaşım halindeki suyun miktar ve kalitesini de belirler. Birincil devrenin kötü İdaresi çeşitli güçlüklere neden olabileceği gibi önemli hammadde kayıplanna da neden olur. Bu devre çok kapalı olmalı, hiçbir kaçak ve kayıp olmamalıdır; çünkü, buradaki sulann konsantrasyonu yüksektir. Konsantrasyondaki ufak değişiklikler, katılan suyun hacminin değişmesi vs çok önemli etkiler yapabilir.
8.2.5.1.1. Beyaz Su
Beyaz su dendiği zaman İnce materyal İçeren, elek albnda süzülerek toplanan veya preslerden çıkarılan sular anlaşılmalıdır. Beyaz su kağıt hamurunun seyreltilmesi, yardıma maddelerin seyreltilmesi ve fıskiyelerde kullanılır. Kağıt makinesinde İleri gidildikçe oluşum halindeki safiha elek gözeneklerini bkadığından beyaz suyun konsantrasyonu azalır. Beyaz su içindeki ince materyal ve dolgu maddeleri konsantrasyonu aşağıdaki etkenlere bağlıdır:
Cetvel ağzından çıkan süspansiyondaki liflerin inceliğine dolayısıyla,
• Dövmedeki lif kesilmesi mlktanna, • Uf süspansiyonunun bileşimine, mekanik hamur ve dolgu maddeleri
konsantrasyonu yüksek beyaz su verir. • Kağıt makinesi eleğinin numarasına, elek gözenekleri İnceldikçe
tutunma artar, beyaz suyun konsantrasyonu düşer. • Seyreltme oranına ve safihanın formasyon hızına, • Gramaj artbkça İnce materyalin mekanik tutunması da artar, • Tutundurucu madde kullanılması beyaz su konsantrasyonunu
azalbr. • Makinenin hızına (V), çünkü, tabla silindirlerinin vakum miktan V2 nln
bir fonksiyonudur, aynı durum folller için de söz konusudur. • Daha az olarak da emici kasalann sonsuz elekte ve preslerdeki emme
mlktanna bağlıdır.
Beyaz suyun konsantrasyonu uzun ve az dövülmüş lifler halinde 0.3 g/l. den daha az, kısa lifler kullanılması halinde 1.0 g/l. den az, dolgu maddeleri ve mekanik hamur kullanılması halinde, tutundurucu varsa 2 g/l. den fazla, tutundurucu yoksa 4 g/l. ve daha yüksektir. Bu değerler karşılaşbrma amacıyla verilmiş olup her özel durum İçin geniş ölçüde değişebilir.
8.2.5.1.2, Kağıt Hamurunun Seyreltme Hesabı, Seyreltmede Kullanılan Beyaz Suyun Konsantrasyonunun Önemi
Nihai süspansiyonun istenen konsanbasyqnunu elde etmek İçin birinci devre boyunca ne kadar hamur ve ne kadar beyaz su kullanılacağı sürekli blı sorun arzeder. Bu amaçla basit karışımlar kuralı kullanılarak süspansiyonur nihai konsantrasyonu, seyreltme için ne kadar m3 beyaz su kullanılacağ hesaplanabilir.
Seyreltilecek: hamur
Konsantrasyon A
Nihai Konsanbasyon
P Seyreltilecek hamurun orani
Q Seyreltme suyu orani
Beyaz s u : Konsanbasyon
Yukarıdaki grafik aşağıdaki şekilde okunur ;
A-C = Q v e C - B = Pdir.
Örnek 1: Seyreltilecek hamurun konsantrasyonu 50 g/l. olsun, nite konsantrasyon 5 g/l. olsun. Buna göre; yukandakl grafikte C-B = 5-0 = 5 w A - C = Q 50 - 5 = 45 g/l olacakbr.
Şu halde;
hamur 50 g/l
Mhal Konsantrasyon 5 g/l Q/P=45/5=9'dur
Beyaz su 0 (Taze su)
45
Doğrulama: 1 llbe seyreltilecek hamur + 9 llbe taze su = 10 libediı Nihai konsanbasyon 50/5 = 10 g/l. dir.
Örnek 2: Yukandakl örnekteki hamurun seyreltilmesi İçin taze s yerine konsanbasyonu 3 g/l. olan beyaz %u kullanırsak hesap şu şekild olacakbr: C-B = P 5—3 = 2 ve A - C = Q 50 - 5 = 45 olacakbr. Buna göre aşağıdaki şemada görüldüğü gibi seyreltilecek hamurdan 1 m3 + 22,5 n beyaz su = 23,5 m3 olacaktır ki bu: (1 x 50) kg +( 22,5 x 3 ) kg = 117,5 k kab. madde raşıyacattır. Buradan rStal konsantrasyon, 117,5 / 23,5 ~
8.2.5.1. Birincil Devre
Kağıt makinesinin merkezi yalnız kağıt formasyonunu değil aynı zamanda dolaşım halindeki suyun miktar ve kalitesini de belirler. Birincil devrenin kötü idaresi çeşitli güçlüklere neden olabileceği gibi önemli hammadde kayıplanna da neden olur. Bu devre çok kapalı olmalı, hiçbir kaçak ve kayıp olmamalıdır; çünkü, buradaki sulann konsantrasyonu yüksektir. Konsantrasyondaki ufak değişiklikler, katılan suyun hacminin değişmesi vs çok önemli etkiler yapabilir.
8.2.5.1.1. Beyaz Su »
Beyaz su dendiği zaman ince materyal içeren, elek atanda süzülerek toplanan veya preslerden çıkanlan sular anlaşılmalıdır. Beyaz su kağıt hamurunun seyreltilmesi, yardıma maddelerin seyreltilmesi ve fıskiyelerde kullanılır. Kağıt makinesinde ileri gidildikçe oluşum halindeki safiha elek gözeneklerini tıkadığından beyaz suyun konsantrasyonu azalır. Beyaz su içindeki ince materyal ve dolgu maddeleri konsantrasyonu aşağıdaki etkenlere bağlıdır:
Cetvel ağzından çıkan süspansiyondaki liflerin inceliğine dolayısıyla,
• Dövmedeki lif kesilmesi miktarına, • Lif süspansiyonunun bileşimine, mekanik hamur ve dolgu maddeleri
konsantrasyonu yüksek beyaz su verir. • Kağıt makinesi eleğinin numarasına, elek gözenekler) İnceldikçe
tutunma artar, beyaz suyun konsantrasyonu düşer. • Seyreltme oranına ve safihanın formasyon hızına, • Gramaj arttıkça ince materyalin mekanik tutunması da artar, • Tutundurucu madde kullanılması beyaz su konsantrasyonunu
azattır. • Makinenin hızına (V), çünkü, tabla silindirlerinin vakum miktan V2 nin
bir fonksiyonudur, aynı durum failler İçin de söz konusudur. • Daha az olarak da emici kasalann sonsuz elekte ve preslerdeki emme
miktarına bağlıdır.
Beyaz suyun konsantrasyonu uzun ve az dövülmüş lifler halinde 0.3 g/L den daha az, kısa lifler kullanılması halinde 1.0 g/l. den az, dolgu maddeleri ve mekanik hamur kullanılması halinde, tutundurucu varsa 2 g/i. den fazla, tutundurucu yoksa 4 g/l. ve daha yüksektir. Bu değerler karşılaştırma amacıyla verilmiş olup her özel durum için geniş ölçüde değişebilir.
8.2.5.1.2. Kağıt Hamurunun Seyreltme Hesabı, Seyreltmede Kullanılan Beyaz Suyun Konsantrasyonunun Önemi
Nihal süspansiyonun istenen konsantrasyqnunu elde etmek için blnncil devre boyunca ne kadar hamur ve ne kadar beyaz su kullanılacağı sürekli bir sorun arzeder. Bu amaçla basit kanşımlar kuralı kullanılarak süspansiyonun nihai konsantrasyonu, seyreltme için ne kadar m3 beyaz su kullanılacağı hesaplanabilir.
Seyreltilecek •. hamur
Konsantrasyon A
Nihal Konsantrasyon
Beyaz s u : Konsantrasyon
YukandaH grafik aşağıdaki şekilde okunur
- p Seyreltilecek hamurun oranl
- Q Seyreltme suyu orani
A -C= Q v e C - B = Pdlr .
Örnek 1: Seyreltilecek hamurun konsantrasyonu 50 g/l. olsun, nihai konsantrasyon 5 g/l. olsun, Buna göre; yukandakl grafikte C-B = 5-0 = 5 ve A - C = Q 50 - 5 = 45 g/l olacakbr.
Şu halde;
hamur 50 g/l
töhal Konsantrasyon 5 g/l Q/P=45/S=9'dur
Beyaz su 0 (Taze su)
45
Doğrulama: 1 litre seyreltilecek hamur + 9 litre taze su = 10 litredir. Nihai konsantrasyon 50/5 = 10 g/l. dir.
Örnek 2: Yukandakl örnekteki hamurun seyreltilmesi için taze su yerine konsantrasyonu 3 g/l. olan beyaz su kullanırsak hesap şu şekilde olacakbr: C-B = P 5—3 = 2 ve A—C = Q 50 - 5 = 45 olacakbr. Buna göre; aşağıdaki şemada görüldüğü gibi seyreltilecek hamurdan 1 m3 + 22,5 m3
beyaz su = 23,5 m3 olacakbr kfbu: (1 x50) kg +( 22,5 x 3 ) kg = 117,5 kg kab madde taşıyacaktan Buradan nihai konsantrasyon, 117,5 / 23,5 = 5
365
kg/m3 ( 5 g/l.) olacaktır.
Hamur 50 g/l 2
5 Q/P= 45/2=22.5
Beyaz su 3 g/l 45 (Taze su)
Tablo 8.4'de 1 m3 50 g/l. konsantrasyondaki hamurun 5 g/l. ye seyreltilmesi İçin çeşitli konsantrasyonlardakl beyaz sudan gerekli hacım mlktan ve ilave edilen ince materyal mlktarian verilmiştir. Her özel durum için yukanda verilen kanşımlar kuralı uygulanarak hesaplamalar yapılabilir.
Tablo 8.4. 50 g/l. konsantrasyondaki hamurun 5 g/l. ye seyreltilmesi için gerekil beyaz su mlktan ve beyaz su tarafından taşınan İnce materyal miktarları.
Beyaz suyun konsantrasyonu, q/l
0 1 2 3 4 5
Seyreltme için gerekli m3
beyaz su 9 11.25 15 22.5 45 00
Taşınan İnce materyal kq
0 11.25 30 67.5 180 -
• Görüldüğü gibi gerekil beyaz su mlktan çok hızlı artarak, istenen 5 g/l İlk konsantrasyonda sonsuz olmaktadır. Ancak, bu durum yaş kopuklann beyaz su teknesine düştüğü zaman olabilir. • Beyaz su ile taşınan ince materyal miktarı daha hızlı artmaktadır. Çünkü, bu miktar doğrudan konsanbasyona bağlıdır.
Pratik sonuçlar
• Hacim artbkça borularda güç kaybı da artacakbr veya daha geniş çaplı borular ve pompalar gerekecektir, daha fazla su süzmek gerekeceğinden enerji tüketimi de artacakbr. • Devir halindeki İnce materyalin artması kanşbrma nedeniyle hamurun yağlanmasına; dolayısıyla, süzülmenln zorlaşmasına neden olacakbr ve materyal kaybı da artacakhr.
Bu nedenle, seyreltmede kullanılan beyaz suyun konsantrasyonu azalblmaya çalışılacakta. Bu amaçla;
• Tutundurucu maddeler kullanılmalıdır, • Beyaz su seyreltme İçin kullanılmadan önce dekantasyon, flotasyon
ve süzme gibi tekniklerle ince materyalden arıblmalıdır.
Q/P = A-C/C-B = R formülünü alırsak A-C küçüldükçe R de küçülecektir. Aynı şekilde C-B büyüdükçe de küçülecektir.
İnce materyal/başlangıç hamur = RxB/Ax 1 m3 = A.C/C-BXB/A dir.
Belirli bir fabrikasyon için A ve C önceden belirlenmiştir. Şu halde İnce materyal mlktan B/C-B ye bağlı olup B nin, yani beyaz suyun konsantrasyonunun artmasıyla hızla artar.
8.2.5.1.3. Bir Ton % 90 Kuruluktaki Kağıt Hamutu İçin Materyal Bilançosu ve Devrenin Hacmi
Tablo 8.5'de kanşbnadan sonraki hamur konsantrasyonu %5 ( 50 g/l.), hamur kasasındakl konsantrasyon İse 5 g/l. olarak alınmışta. Burada, birinci yatay kolonda teorik olarak İnce materyalin bulunmadığı (az veya hiç dövülmemiş uzun lifli bir kağıt hamuru bu duruma yakın bir özellik gösterir.) varsayılmışta.
Tablodan görüldüğü gibi tif açma 50 g/i. konsantrasyonda yapılmış ve %90 kuruluktaki hamur için 17 m3 taze su kullanılmış 900 kg. kağıt hamuru 0.9 m3 olup yaklaşık 1 m3 sayılarak toplam hacim 18 m3 olmuştur. Hamur kasasında İse basit kanşımlar kuralına göre hesaplanan 162 m3 taze su kablmasından sonra da toplam hacim 180 m3 olmaktadır. İkinci yatay kolonda ise seyreltme için içerisinde 2 g/l. ince materyal bulunan beyaz su kullanılmaktadır. Burada lif açma için kullanılan 17.7 m3 beyaz su ile 35.4 kg. materyal kablmakta, böylece hamurla birlikte 935.4 kg. olmaktadır. Daha sonra, seyreltme İçin kablan 280.5 m3 beyaz su ile birlikte de 561 kg. daha kuru madde kablmasıyla toplam kuru madde mlktan 1496 kg. olmaktadır. Toplam hacim İse 299.2 m3 e ulaşmaktadır. Yani taze su kullanılmasına oranla 2 g/l. konsantrasyonda beyaz su kullanıldığında devreye 596 kg. ince materyal kablmakta ve fazladan 120 m3 su kullanılması gerekmektedir.
Tablo 8.5. % 90 kuruluktaki bir kağıt hamurunun lif açma (50 g/l.) dan hamur kasasında 5 g/l. seyreltilmesi sırasında materyal bilançosu. Ticari kağıt hamuru Uf açma 50 g/l ~.
seyreltme Hamur kasası S g/l. Seyreltme
Taze su Hamur kg. S u m '
900 0,1
0 900 +17(hac. 18 m')
0 900 +162 180 m 1
Beyaz su,2 a/L
Hamur kg S u m 3
900
o, ı
+lnce materyal 35.4 935.4 +17.7(hac 1B.7 m 3 )
+ince mat S61 1496 kg. +2B0.5 299.2 m '
Aynı durum için elek çıkışında kuruluk %20, pres çıkışında %40 kabul edilirse materyal bilançosu ve su bilançosu Tablo 8.6'da görüldüğü gibi olacakbr.
:
Tablo 8.6'da görüldüğü gibi sonsuz elekte 176,4 m3 su süzülmüş, preslerde ise 2.25 m3 su çıkanlmışbr. Geriye 900 kg. hamur için 1,35 m3 su kalmıştır. Seyreltme suyunun hemen tümü elek atana geçmiştir.
Tablo 8.6. Sonsuz elekte ve pres çıkışında materyal ve su bilançosu. Hamur kasası 5 g/l. | Bek çıkışı | Pres çkışı %40
Taze su Hamur kg. 900 900 900 kg TS m 3 180 süzülme suyu 3.6 çıkanian su 1.35 m 3
176 m 3 2.25 m 3
Beyaz su Hamur kg. H,Im 1496 902 900 kg. 2 g/l. BS m 3 299.2^., 3.60 1.35 m 3
İm. 594 im. 2 BS 295.60 BS 2.27
TS: Taze su,BS: Beyaz su, h: hamur, im:İnce materyel
İkinci halde İse 594 kg. ince materyal yine elek atana geçmiş buna karşılık 299,2 m3 su süzülmüştür. Pres kısmında ise yine 2 kg ince materyal İle birlikte 2,27 m3 su çıkanlmışbr.
8.2,5.2. İkincil Devre
Kağıt makinesinin ikincil devresi ve birincil devresinin basitleştirilmiş şeması Şekil 8.39'da veıilmlştIr(Vilars 1978 ). Bir kağıt makinesinin ikincil devresi suntan kapsar.
• Birindi devrede kullanılmayan beyaz suyun fazlası, • İnce materyal oranı 0,1 g/l. atana düşürülmüş ve yıkama fıskiyelerinde
kullanılmak üzere berraklaşbntmış beyaz suyun bir kısmı, • Depo edilmiş beyaz sular, • Uf açma sırasında hamurun sulandırılmasında kullanılan sular, • Dövme ve hamur karıştırma depolan, • Yardıma maddelerin hazırlanması, • Kenar kesldnin çıkardığı şeritler, elekte ve presteki yaş kopuklar, • Taze su kullanan veya berraklaşbnlmış su kullanan fıskiyeler.
Berraklaşbnlmış veya taze su kullanımının artırılması aşağıdaki sonuçlan doğurur.
• Pompalanacak ve antma tesislerinde arıtılacak hadm artar, • Arbksulann antma. masraftan artar, • Muhtemelen lifsel maddelerin ve dolgu maddelerinin kaybı artar, • Boyar maddeler ve şap gibi çözünen maddelerin kaybı artar.
368 369
Açık muslukların kapatılması, suyun savurgan kullanımının önlenmesi, fıskiyeler ve yıkamada temizlenmiş beyaz su kullanılması gibi önlemlerle su tüketimi azaltılabilir. Beyaz suyun yeniden kullanımı İle ısı şokları önlendiği gibi eğer taze su kalkerli ise sert su sorunu da azaltılmış olacakbr. Beyaz suyun berrakiaştinlmasında kullanılan dekantasvon, süzme, fiottasyon gibi tekniklerden antma konusunda daha geniş olarak bahsedilecektir.
8.2.5.3. Üçüncül Devre
Lağıma veya deniz ya da nehlre doğru yönelen sular üçüncül devreyi oluştururlar. Bir endüstri deniz, nehir, göl ve toprak alb gibi doğal ortama zararlı maddeler atmamalıdır. Kağıt endüstrisi birkaç istisna dışında 1 ton kağıt üretimi İçin 2 kg. dan fazla süspansiyon ve çözünür madde atmamalıdır. Ancak, kağıt makinesi devresinin kolloidal maddelerle bkanmaması İçin dalma bir miktar madde ablması gereklidir. Fakat bu minimumda tutulmalıdır.
Ton başına taze su tüketimi, yani ablan su miktan, bazı İstisnalar dışında 10-20 m 3/ ton kağıt mlktannı geçmemelidir. Arbk suyu önce dekantörlerde berraklaşbnldıktan sonra kolloidal maddeler aynlır, geri kalan su ise biyolojik yöntemlerle anbldıktan sonra çamuru aynlan temizlenmiş su doğal ortama gönderilir.
370
BÖLÜM K
9. YAŞ PRESLEME
Yaş presleme kağıt safihasından mekanik sıkışbrma ile suyur uzaklaşbnldığı kağıt yapımının bir aşamasıdır. Bu kademede kağıt safihası ik silindir arasında veya bir silindir ile bir fabrik arasında sıkışhrmaya uğrablır. Son zamanlarda safihadan su çıkanlması artırmak İçin safihaya ısı da uygulanabilmektedir. Bu amaçla geliştirilmiş çeşitli teknolojiler vardır.
9.1. EMİCİ SİLİNDİRDEN PRES KISMINA TRANSFER
Islak safiha sonsuz eleğin sonunda emici silindirin üzerinden kaldtnlır. pres partisine geçirilmelidir. Kaldırma işlemi, kağıt emici silindirin vakurr kısmını terk etmeden hemen önce yapılır; çünkü, safihanın yeniden su almaş söz konusu olabilir. Bu nokrada, safiha iki kısım arasındaki boşluktan yardın edilmeden veya kaldıncı bir keçe yardımıyla transfer edilir. Yuvarlak elekl makinelerde durum farklı olup her safiha ayn bir keçe tarafından taşınır.
Islak safihanın sağlamlığı transfer sırasında ve preslemede önemli blı özelliktir. Kimyasal hamurlar genellikle yüksek yaş safiha direncine sahiptirler; fakat, mekanik hamurun ıslak sağlamlığı transfer İçin yeteri değildir. Yaş safiha sağlamlığı kuru madde oranına ve kağıdın gramajına bağlı olup ağırlık ve kuruluk arttıkça artar. Mümkün olduğunca kuruluğun %17-22 arasında olması sağlanmalıdır.
Aynı zamanda, transfer sırasında elekten aynlıp pres kısmına geçer safiha üzerindeki zorlama en az düzeyde tutulmalı ve mümkün olduğu kadaı düzenli dagıhlmalıdır. Vakum transferi uygulanması halinde safihaya uygulanan gerilim miktan; elek, kaldırma keçesi ve İlk pres keçesinin nlsp hızlan yardımıyla kontrol edilebildiğinden pek fazla sorun olmaz. Bı durumda, birinci presle ikinci pres ve kurutucular arasında kontrollü transfeı yapılmadığından safiha kopmalan daha çok buralarda olur.
Safihaya açık kaldırma uygulanması .halinde vakurr uygulanmadığından, kopmalar daha çok Kuruluk oranının düşük olduğu emic silindir ile birinci pres arasında meydana gelir. Agk kaldırmada kopmaya neden olan etkenler şunlardır(Howe and Cosgrove 1970):
1. Safiha İçinde liflerin dağılım durumu, 2. Liflerin kalitesi, 3. Lif/su oranı, 4. Kağıdın gramajı, 5. Çekmedeki dalgalanmalar, 6. Safihadaki diğer kusurlar. r
371
Bunlardan bir veya birkaçı kontrol edilemez ise safihanın kopma olasılığı yüksek olup kağıt makinesinin verimini düşürecektir. Açık kaldırmada çekme düzensizlikleri ve kağıdın formasyonundakl düzensizlikler kopma şansını arbracakbr. Formasyon düzensizlikleri; zayıf noktalar, delikler, topaklanmalar ve kalın noktalarla bazı noktalann daha yapışkan özellikte olmasıdır.
Pres partisinde açık kaldırma emici silindirden blrlnd prese, birind presten Iklnd prese geçişte ve üçüncü presin granit silindirinde uygulanabilir. Ancak, emici silindirden transferde kuru madde oranı çok düşük olduğundan (maksimum %23) çekme dlrend yönünden safiha burada en zayıftır. Dolayısıyla, çekmedeki ufak değişiklikler kopmaya neden olur. Safiha kopmasa bile aşın gerilim ve uzamaya uğradığından daha sonraki herhangi bir noktada yine kopablllr. çimento torba kağıdında kaldırmada safiha gevşek bırakılarak uzama miktarı artırılabilir. Aynca, kurutmada da mümkün olduğu kadar serbest kurutulmalıdır.
Zayıf ve kalın noktalara sahip olan safiha emid silindirden genellikle kaldınlabillrse de granit silindirine geldiğinde silindire yapışacağından bu noktada kopmaya veya yırtılmaya uğrar. Safihadaki delikler genellikle elekteki bir delikten veya eski bir elekteki hkanmış noktalardan İleri gelir. Böyle safihalar genellikle kurutma partisine kadar gelir; fakat, burada yırtılma ve kopmalara uğrar.
9.2. AÇIK KALDIRMADA MEVCUT KUVVETLER
Açık kaldırmada mevcut kuvvetler arasındaki dengeyi İfade eden eşitliği aşağıdaki şekilde yazmak mümkündür(Howe and. Cosgrove 1970):
1-Cosa
Burada, S: Yaş safiha içindeki gerilim (g/cm.), W : Safihayı yüzeyden ayırmak için harcanan iş(erg/cm2), a : Kaldırma noktasında silindirin tanjantı İle safihanın tanjantı
arasındaki açı, m: Safihanın kütiesi(g/cm2), V : Safihanın hızı(cm/san.)
Yukarıdaki eşitlik yakından incelendiğinde açık kaldırma uygulanan safiha içindeki gerilim; mv 2 momenöne, kaldırma açısına ve safihanın silindir yüzeyine yapışma enerjisine bağlıdır. Eşitlikteki mv 2 moment değeri makine hızı ve safihanın yaş ağırlığı sabit tutulduğunda değlşmeyecekUr. Bu durumda, safiha İçindeki gerilimi etkileyen değişkenler kaldırma açısı ve safihayı silindirden ayırmak için harcanan İş olacakbr.
372
W ve (a) değişkenleri birbirlerine bağlı olup a açısı arttıkça w İş miktan da artacakbr. Ancak, trigonometrik fonksiyon dolayısıyla a değişkenine bağlı olarak gerilim bağlanma için harcanan İşin artışından daha hızlı olarak düşer. Dolayısıyla, negaüf çekme ağsı artbkça gerilimde belirgin bir azalma gözlenir. Optimum kaldırma açısı yapışma kuvvetini yenen ve en az gerilme sağlayan açıdır. Şekil 9.1 A'da görüldüğü gibi bu açı 90° den büyük bir açıdır.
Safihayı yüzeyden ayırmak için harcanan iş mlktannın açık kaldırmadaki önemini belirtmek üzere Tablo 9.1'de, kaldırmak için harcanan iş miktan 1700 erg/cm2 ve kaldırma açısı 30° olarak sabit alındığında diğer iki değişken arasındaki ilişki verilmlştir(Howe and Cosgrove 1970).
Tablo 9.1. Silindirden ayırmak için harcanan Iş, kaldırma açısı ve hızla değişen gerilim arasındaki İlişki.
Ayırma işi (sabit)
erg/cm2
Hız cm/san.
a (sabit)
Gerilim g/cm
S nin % si Ayırma işi (sabit)
erg/cm2
Hız cm/san.
a (sabit)
Gerilim g/cm IV
1 - Cosa mV 2
1700 760 27.3 54.8 45.2 890 30° 31.8 46.8 53.2 1000 36.7 40.5 59.5 1250 48.3 31.0 69.0 1510 63.9 23.4 76.6
Tablodan görüldüğü gibi mV 2 momenti makine hrzı artbkça artarak 1510 cm/san. hızda gerilim miktan ( s ) nln %76-77'slne ulaşmaktadır. Aynı hızda yüzeye yapışma safiha İçindeki gerilimin %23'nün nedeni olmaktadır.
Kaldırma açısının büyütülmesi w/(l-Cosa)'nın yarattığı gerilimi azalbr. Yani, a açısı büyüdükçe çekme kuvveti azalmaktadır; çünkü, Cos 90° = 0 dır. W, a açısı 90° ve V=0 iken bağlanma enerjisi olup silindir ile safiha arasındaki yüzeyler arası gerilimden ileri gelen bir bağlanmadır.
Kağıdın kopmasına neden olan kusurlardan bir tanesi de safihanın granit silindirine yapışma derecesinin her noktada eşit olmayıp bazı noktalarda yapışmanın fazla olmasıdır. Bu olay daha çok birinci ve Iklnd preste olmakta, emld silindirde daha az olmaktadır. Nokta yapışmasında yapışkanlığı fazla olan nokta silindir yüzeyine yapışırken diğer kısımlar soyulmakta ve sonunda çekme dlrend zayıflayan safiha ya kopmakta ya da yırtılmaktadır. Kopmanın yırbima İle mi? yoksa kopma sonucu mu?, olduğunun ve safiha deformasyonunun özelliklerinin bilinmesi nedenin bulunması açısından önemlidir. Kopma iki nedenden İleri gelebilir. Bunlar,
1. Agk kaldırma sırasında safihanın fazla gerilmesinden, ;
2. Safiha İçindeki formasyon düzensizliklerinden. .. g
Birind halde, agk kaldırma ancak düşük hızlarda uygulanabilir. 'Hiz. :
373
artanca ve safiha sağlamlığı yetersiz olunca emme kaldırması ve kaldırma keçesi kullanılması sorunu çözecektir. Açık kaldırma uygulanması halinde ise kullanılan kağıt hamurunun kalitesi düzenli olmalı, çekmede dalgalanmalar olmamalı, safihadaki topaklar, kıymıklar, formasyon düzensizlikleri giderildiğinde sorun çözülecektir.
Kaldırma açısının arbnlmast aşağıdaki avantajları sağlar.
1. Safihanın silindirden kaldınlması anındaki gerilimi azaltır, 2. Yırtılma oranı azalır. Şekil 9.1 A'da görüldüğü üzere, 90° den büyük
kaldırma açısı kopmaları önler(Casey 1961). Kaldırma açısı 90° İken yırblma oranı sıfır, 40° de yırblma oranı %40, 60° de %20 olmaktadır.
A. 90 d e r e c e d e n b ü y ü k k a l d ı r m a B . K a ü t r m a aç ı s ın ın t a r i f i aça
Şekil 9.1. 90° den büyük kaldırma açısı(Casey 1961) ve kaldırma açısının tarifl( Howe and Cosgrove 1970).
90° den büyük, yani negatif çekme açısı kullanıldığında etkililik ve
kalite artacakbr ve 1. Kopmalar daha az olacaktır, 2. Nihal kağıdın çekme direnci ve uzama oranı artacakbr.
90° den sonra yırblma oranı artı değer kazanmakta kopma azalmaktadır. Oysa, düşük kaldırma açısı halinde safihanın silindire yapışma oranının fazla olduğu noktalarda kopmalar meydana gelmektedir.
9.3. KALDIRMA YÖNTEMLERİ
Eğer, safiha yeterince sağlam ve makine hızı da düşük ise safiha hiçbir yardıma gerek olmadan doğrudan kendi halinde transfer edilir, bu kaldırma
374
şekline Şekil 9.2'de görüldüğü gibi açık kaldırma denlr(Atklns 1972). E kaldırmanın sakıncası, safiha yeterince ıslak kopma direncine sahip değil: kopmalar olur. Açık kaldırma noktası kağıt makinesinin en zayıf noktasıdı Safiha İçindeki gerilim şiddetlidir ve safihadaki herhangi bir düzensizi kopmalara neden olur. Bu durumda, safiha kuruluğu %19'un üzerind olmalıdır. Fakat, safiha yeterince sağlam değilse kopar. Eğer, kaldırma açı çok dar ise safiha emld silindiri takip ederek yeniden ıslanır. Kaldırma açı uygun ve fakat çekme gevşek İse safiha yine emld silindiri takip edere ıslanacak ve kopacaktır. Bir hava alma silindiri bu sakıncayı gidererek dah emniyetli çalışma sağlayacakta. Hava alma silindiri kaldırma açısını kem pozisyonunun değişmesiyle kontaol eder. Açık kaldırma safiha sağlamlığın bağlı olarak en fazla 500-600 m/dak. hızlara kadar uygulanabilir. Açı kaldırmada makine ayan, kağıt formasyonu ve hamur kalitesi hassas b şekilde kontrol edilmelidir.
Şekil 9.2. Açık kaldırma
Kaldırma noktası önemli olup, couch silindirinin çapı ve emld kasasını büyüklüğüne bağlı olarak değişir. Hava alma silindirinin pozisyonu önemlldiı Çok yukanda olursa erken kaldırma olur. Çok aşağıda olursa couc silindirinden safihaya su aktanlır. İlk keçe silindirinin pozisyonu önemlldiı Mümkün olduğu kadar couch silindirine yakın olmalı; ancak, keç değiştirecek kadar da mesafe kalmalıdır.«Safihayı pres partisine geçirmek İçli dar bir şerit halinde hava tazyiki ile bir uç verilir. Bu esnada hava alm silindiri yukan kaldınlır. Safihaya tam eni verilince hava alma silindiri norma pozisyonunu getirilir.
Agk kaldırmada safihanın serbest kalışının arkasında yatan anı sebepler; safiha-ve silindir arasındaki sıvı film kalınlığı, sıvının kavitasyonu v< yüzey enerjisidir. Safihanın serbest hale geçişini etkileyen kağıt yapın özellikleri İse; kağıt hamurunun bileşimi, dolgu maddesinin türü, ino fraksiyonun oranı, sıcaklık ve pH, pres silindirinin yüzey kabalığı ve beya; suyun bileşimidir. Silindir kaplamasının yüzeyeenerjisi ıslanabillrllği ve safih;
375
özelliklerini etkileyen önemli faktörlerdir. Bir yüzey maddesinin ıslanablliriiği safihanın aşınmasını önleyecek yeterlilikte olmalıdır. Yüzey enerjisi reçine birikintileri ve kirler için silindir kaplaması üzerine büyük bir etkiye sahiptir. Artan ıslanabllirlik hidrofoblk kirleticilerin ortadan kaldırılmasına katkı sağlayabllmektedir(Paulapuro 2000).
Şekil 9.3'de görülen fakir adam kaldırması açık kaldırmadan daha iyi olup, burada mümkün olduğu kadar kısa mesafeden kaldırma yapılır. Bu da prese mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilen bir elek döndürücü silindir yardımıyla gerçekleştirilir. Safiha emici silindirden sonra eleği takip eder ve emici silindirin emici kasası eleğe su firiatmayacak şekilde yerleştirilir. Açık kaldırma olmasına rağmen mesafe* kısa olduğundan çok daha az kopma olur ve emme kaldırmasından daha ucuz bir sistemdir. Keçe kılavuz silindiri eleğe yakın bir şekilde ve emici silindirle elek döndürme silindirinin ortasında bir yere yerleştirilir. Elekten alınan safiha keçe üzerinde prese taşınır. Burada tek sınırlayıcı kuvvet su filminin eleğe uyguladığı adhezyon kuvvetidir. Elekten kaldırmayı düzenli kılmak için hava alma silindiri kullanılır. Safiha transferi emme kaldırması kadar emniyetli değildir. Makine hızının 450 m/dak.nın albnda ve safiha sağlamlığının yeterli olduğu hallerde kolaylıkla kullanılmaktadır. Kraft kağıdı ve karton makinelerinde 700 m/dak. hıza kadar başanyla kullanılmaktadır Jeyaslngam 1980, Atkins 1972).
Şekil 9.3. Fakir adam (Poor man's) kaldırma sistemi.
Şekil 9.4'de görülen emme kaldırma İle pres kombinasyonu daha yeni bir gelişme olup emici kaldırma silindiri aynı zamanda pres görevi de yapmaktadır. Burada keçe İçindeki suyun yüzey gerilim kuvvetlerinin etkisi transferi zorlaşbrmaz. Safiha, nispeten kuru kaldınldığından preste daha fazla tepe basına uygulanır. Safiha kuruluğu birinci preste %36-38, ikinci preste %42-44Ye erişebiHrtAtkfns 1972).
Şekil 9.5'de görülen Yankee kaldırması yalnızca temizlik kağıtlarının ve ıafîf kağıtlann transferinde kullanılır. Sistem, bir kaldırma silindiri ve yivli îfnld silindirden İbaret oiup kaldırma keçesi düz silindiri sarar. Kaldırma
376
keçesi, safihayı elekten kaldıracak kadar ıslak olup safihayı ileri taşıyarak alt keçe ile birlikte sandviç şeklinde sıkışbnr. Safiha elek üzerinden doğrudan yüzey gerilim etkisiyle alınır. Düşük gramaj, yüksek hız ve zayıf hamur kullanılması halinde safiha kendi kendini taşlamadığından, burada olduğu gibi, transfer bir alıa keçe( pick-up felt ) yardımıyla yapılır. Keçe sıkı dokumalı ve ıslak olarak çalışır. Ancak, ıslak keçe safiha kuruluğunu azalbr. Eleği terkeden safihanın kuruluğu %20'dir(Jeyaslngam 1980, Atkins 1972).
Emme kaldırmadan önce gazete kağıdı makineleri 450 m/dak. hıza kadar emniyetli olarak çalışabiliyordu. Bu hızı artırmak için birçok yollar denenmiştir. Bunlardan birisi couch silindirinin emme kapasitesini artırmak İdi. Böylece, bir ölçüde hız arbnlmışbr. Diğer çözüm İse, kimyasai hamur oranını artırmak olmuştur. Ancak, bu çözüm pahalıdır. Oysa, vakum transferi ile makine hızı bu sakıncalar olmadan büyük ölçüde arbnlmışbr (Bolam 1971).
Vakum transferi veya emme kaldııması daha yeni bir teknik olup bu sistemde kaldırma keçesinin İçinde bir vakum silindiri bulunur ve safihayı kaldırmak İçin emme uygular. Vakumla kaldırmada transfer yap*^« ta çekmede herhangi dalgalanma olmaz. Çünkü, keçe ve elek arasında bir hız farkı voktur.
Şekil 9.4. Kombine emme kaldırması ve ilk pres.
377
4. Kalınlığına yönde safiha yoğunluk dağılımında homojenlik sağlanmalıdır.
5. Silindir ve keçelere safiha yüzeyinin teması sağlanmalıdır.
Geçen 20 yıl boyunca yaş preslemede sağlanan gelişmeler hem teknolojide hem de kavramlarda yoğunlaşmışbr. Daha önceki çabalar ise sistemin daha ekonomik İşletilmesi ve kısmen de etkin su uzaklaşbrması konularında olmuştur. Son zamanlarda yaş presleme teknolojisinde sağlanan gelişmeler safiha kalitesini de dikkate aimışbr. Yaş preslemenin son hızlı gelişimini sağlayan ana faktörler aşağıdaki gibi özetleneblllr(Paulapuro 2000).
• Daha önceki teorik dayanaklar madde ve kontrol teknolojilerindeki gelişmelerle beraber yeni teknolojilerin ortaya konulmasına öncelik etmiştir.
• Pilot ölçekte ortaya konan yaş presleme İlgili yeni yöntemler, • Kağıt makinesinin işletilme etkinliği üzerine yeni İsteklerin oluşması
ve aynı zamanda özellikle kağıt kalitesinin yaş presleme teknolojisinin ilerlemesi üzerine baskı oluşturması,
• Kağıt makinesinin hızındaki artış, kağıt gramajının azaltılması ve kağıt yapımında kullanılan hammaddelerin değiştirilmesinde eğilimler gibi kağıt yapımının diğer alanlannda ortaya konan gelişmeler yaş preslemede de İlerlemelerin ortaya konulmasını zorunlu kılmıştır.
Yaş preslemenin teknik gelişmesinin arkasında yatan ana etkenler, presin tepe noktasında ne olduğunun anlaşılması, önemli değişkenlerin neler olduğu ve bunların nasıl konbol albna alınacağının ortaya konulmasıdır. Bu etkenler az veya çok aşağıdaki gelişmelerin sağlanmasına öncelik etmiştir.
1. Yivli pres silindiri kullanılması, 2. Yüksek drenaj direnci gösteren ağır gramajlı kağıt türleri İçin çift
keçeli pres tepesi kullanımı, 3. Buhar kutusu kullanarak veya safihayı ısıblmış bir silindire karşı
presleyerek sıcaklığı yükseltmek, 4. Fabrik presle ve diğer geniş tepeli presle presin tepe noktasında su
çıkarma süresini arbrma, 5. Gramajı düşük kağıt terleri İçin 4. bir pres kullanılması veya daha
yüksek tepe yükü ile artan basınç sağlanması. 4. pres kullanılması makine hızını arbnr, kopmalan ve buhar tüketimini azalbr.
Belirtilen tüm bu yenilikler ana kağıt ve karton türleri İçin su çıkarma etkinliğinde Önemli iyileşmeler sağlamışbr{Paulapuro 2000). Aşağıda Şekil 9,8'de bir preste düşey yönde su uzaklaştırmasını etkileyen temel değişkenler verilmiştir. Şekilden görüldüğü üzere pres girişindeki safiha rutubetindeki artiş ve safihanın presin tepe noktasından uzaklaşırken yeniden ıslanması su çıkarmayı olumsuz etkilemektedir. Oysa, presin tepe uzunluğu, pres yükü, pres silindiri yüzey, kaplama sertliğinin artması, keçenin sıkışmaya karşı
382
Şekil 9.8.Düşey yönde presten su çıkarmayı etkileyen değişkenler.
Safiha presin tepe noktasını terk ederken su keçenin diğer yüzünden kağıt safihasına göç eder. Safihanın keçeden ayrıldığı noktada safiha yüzeyine yakın bölgelerdeki su molekülü keçeden çok daha kuvvetli bir şekilde safiha tarafından çekilir. Bu noktada safihanın su almasını etkileyen, safiha-keçe temas süresi, pres yükü, safihanın akmaya karşı gösterdiği direnç, safiha ve keçe yüzey özellikleri gibi birçok faktör etkili olmaktadır. Safihanın yeniden ıslanmasını minimuma indirmek için presin tepe noktasından hemen sonra keçe ve safihanın hızla ayrılması gerekmektedir.
Bazı pres düzenlemelerinde en iyi safiha hareket düzenliliğini sağlamak İçin safiha ve keçe arasındaki özel bağların kopanlması gereklidir. Bu İse presin tepe noktasından sonra safiha keçe ile yeniden temasa gelmeden önce safihanın bir kağıt taşıyıcı silindir tarafından taşınmasıyla başarılabilir. Safihanın yeniden ıslanması, genellikle daha büyük pres yüklerine göre daha düşük pres yüklerinde daha fazladır. Daha ince kaplier yapılı safihalar kaba liflerden yapılan kağıtlardan daha fazla su absorbe ederler. Keçe dizaynı da safihanın yeniden ıslanması üzerine etkide bulunur. Yoğun, ağır, babıma tekniğiyle üretilmiş keçeler açık yüzeyli keçelerden daha az ıslanmaya sebep oiur(Reese 1984). Pres yükü ile safiha kuruluğu arasındaki İlişki Tablo 9.3'de verilmiştir. *
383
Tablo 9.3. Pres tepe yükü İle safiha kuruluğunda sağlanan değişim.
Kağıt Türü Pres Yükü Safiha Kuruluğu,% GAZETE KAĞIDI İlk Pres 350 33 ve üstü İkinci Pres 450 38 ve .üstü Üçüncü Pres 550 43 ve üstü ÖNEMLİ KAĞITLAR İlk Pres 350 37 ve üstü İkinci Pres 450 41 ve üstü Üçüncü Pres 550 43 ve üstü OLUKLU KAĞIT ";* İlk Pres 400 37 ve üstü İkinci Pres 600 41 ve üstü Fabrik Pres 6000 47 ve üstü KARTON DIŞ TABAKA ÜRETEMİ-ÇİFT KEÇELİ İlk Pres İkinci Pres
600 1200
38 ve üstü 40 ve üstü
Fabrik Pres 6000 47 ve üstü
9.4.2. Yaş Preslemenin Modellenmesi
Yıllardır yaş preslemenin modellenmesi üzerine birçok teşebbüs yapılmıştır. Bunlardan bazılan aşağıya alınarak yorumlanmışhr. Bunlar İçinde YVahlsfröm'un safiha rutubet oranını dikkate alarak geliştirdiği statik tanımlama modeli aşağıya çıkanlmışbr(Paulapuro 2000).
Burada; MR^rAkma direnci sıfır ve basınç düzenli şekilde dağıbldtğında presin tepe noktasındaki rutubet oranı,
F p : Safihanın akmaya gösterdiği direncin sebep olduğu rutubet oranındaki artış,
Ff: Keçenin akmaya gösterdiği direncin sebep olduğu rutubet oranındaki artış,
Pd'. Homojen olmayan basınç dağılımının sebep olduğu rutubet artışı R: Tekrardan ıslanma, W: Gramaj
9. 5. KULLANILAN PRES TİPLERİ
Yaş safiha duruma göre 1 İle 3 takım pres silindirleri arasından geçirilir. En çok su birinci preste sonra ikincide en az da üçüncü preste çıkanlır. Presleme sırasında kağıt enine yönde genişler ve keçe ile temas eden yüzeyi diğerinden farklıdır. Bu farkı gidermek için düzgünleştirme presi kullanılır. Düzgünleştirme presi elek yüzünü düzgünleştfrir. Görevi su
384
gkartma olmadığından en son pres olarak kullanılır. Bu preste keçe kullanılmaz, alt ve üstte düz silindir kullanılır.
Bazı kağıt makinelerinde elek izine neden olan bu farkı gidermek için Şekil 9.9'da görüldüğü üzere birinci veya üçüncü pres ters etkili pres olarak kullanılır. Burada kağıt prese aksi yönden verilir ve keçe kağıdın öbür yüzeyi İle temasa gelerek kağıt henüz plastik halde iken elek İzi azaltılır (Casey 1980). Eğer safiha presten makine yönünde geçerse buna düz etkili (straigth through) pres denir. Ters etkili preste safiha presin altından geçirilerek ters yönde prese verilir ve tekrar normal makine yönüne döndürülür. Ters etkili pres kaliteli baskı kağıdannda ve iki yüzlülüğün önemli olduğu kağıtlarda kullanılır. Keçe kullanılan prese keçeli pres, keçe kullanılmayan prese keçesfz pres denilir.
m. pres
Şekil 9.9. Ters etkili (inverted press) pres.
Normal olarak kullanılan yaş pres keçeleri kağıdı taşıma ve suyu emme ortamı olarak kullanılır. Keçenin en önemli özellikleri; açıklık, düzenlilik, ağırlık ve dokuma şeklidir. Keçe yeteri kadar gözenekli olmalıdır ki ezilme yapmadan suyu emebilsin; ancak, bu gözeneklilik onun sağlamlığım etkileyecek kadar fazla olmamalıdır. Keçe suyu düşey olarak en kısa yoldan emmelidir. Sert ve sıkı dokunmuş keçe kağıt üzerine gözenekli keçeden daha fazla basınç yapar. Yüksek kaliteli kağıtlann yapımında kullanılan keçeler sık dokunmuş olup kaba kağıtlar İçin kullanılanlardan daha yumuşakbr. Bütün keçeler yapısal olarak üniform olmalı ve alışılmamış gerilimler keçeyi deforme etmemelidir. Keçeler esas İtibariyle sıkıştırmadan sonra eski halini alması yani elasükllk nedeniyle yünden yapılır. Bu amaçla, son yıllarda kanşım olarak senteük maddeler kullanılmaktadır. Bunlar genellikle naylon, pollester, akrillk (pollakrilonibii) gibi maddeler olup son derece dayanıklıdırlar.
Keçelerin kullanılmasında önemli İki nokta keçenin uzun ömürlü olması ve çalışma rahatlığıdır. Keçeler mekanik, kimyasal ve bakteriyolojik aşınmaya uğramakta olup çalışma sırasında gözenekleri dolarak bkanır. Tıkanma sonucu safihadan su çıkarma miktan farklılıklar göstereceğinden kağıdın eni boyunca nem oranı da değişecektir ve bu durum kurutmada sorunlar yaratacakbr. Tıkanmaya nedan olan maddeler; tutkal, kaolin, yün parçalan, nişasta ve mikroorganizmalardır. Keçeleri temiz tutmak İçin bkanmanın
385
nedeni olduğu maddenin özelliğine göre asitler, asit tuzlan, alkali, deterjan ve inhlbitör gibi maddelerle yıkanmalıdır.
9.5.1. PRES TİPLERİ
Kağıt endüstrisinde değişik pres dizaynlan kullanılmaktadır. Genel olarak en önemlilerini 5 grup albnda toplamak mümkündür. Bunlar;
1. Düz pres, 2. Emldpres, 3. Yivli pres, 4. Fabricpres, 5. Yüksek basınçlı presdlr.
9.5.1.1. Düz veya Kaygan Pres
Kağıtçılıkta kullanılan İlk presler düz preslerdir. Düz preste üst silindir sert granit, alt silindir ise yumuşak kauçuk kaplı olup silindir kapsülü bronzdan yapılmıştır. Kauçuk kaplı silindir temizlik kağıdı ve düşük gramajlı kağırjann yapımında, bronz veya kauçuk kaplı alt emid silindirle birlikte, üst silindir olarak ta kullanılabilir. Üst silindir için granit halen en iyi materyal olup henüz bilinmeyen nedenlerle safihayı preslemeden sonra diğer materyallerden çok daha iyi yapışmadan bırakma özelliğine sahiptir. Silindirin hazırlanmasında, uygun bir granit bloku alınarak ortası özel bir teknikle oyulur ve İçine çelik bir şaft geçirildikten sonra yüzeyi düzeltllir(Bolam 1971).
Stonit kaplı silindir granit silindirin yerine geçmek üzere yapılmış ve yaygın olarak kullanılmaktadır. En sert stonit olan mikrorok bazı ülkelerde geniş ölçüde kullanılmaktadır. Stonit kaplı silindirin yapılışı kauçuk kaplamada olduğu gibidir.
Düz preste silindirlerin yüzeyi düz olup üzerinde delikler, yivler ve İçinde emld kasalar yoktur. Burada İlke, kağıdı keçe İle birlikte İki sert silindir arasında sıkışbrarak suyunu akmaya zorlamakbr. Çıkan su alt silindirin yüzeyinden aşağıya doğru akar. Düşük hızlarda bu yöntem etkili bir su çıkarma sağlar. Makine hızı arttıkça su çıkarmak için basıncı da artırmak gerekecektir; ancak, belirli bir basınçtan sonra safiha ezilecek ve sablamaz hale gelecektir. Bu yüzden modern hızlı makinelerde su çıkarma kapasitesi yüksek emici, yivli ve fabrik pres gibi presler kullanılmaktadır.
Şekil 9.10'da görüldüğü gibi düz preslerde iki faz vardır:
Bir inci Faz: Bu fazda kağıt keçe 1le birlikte sıkışbnlır. Bazı hızlarda kağıttan keçeye su akmasından dolayı doğan basınçtan veya doğrudan basınç etkisiyle kağıt deforme olur. Bu fazın başında kağıt su bakımından keçeden daha doygundur, keçe safihadan daha geçirgen olduğu için hızla kağıdın suyunu alır ve doygun hale gelir. Su alt silindirin boş yüzeylerine
386
doğru akar. Düz preslerde hidrolik basınç safihayı ezmeye meyledip ezilme mlktan nemlilik arttıkça, özellikle fazla dövülmüş hamurlarda daha da artar. Bunu önlemek İçin geçirgen keçeler kullanılır, keçe kuru tutularak daha fazla su alması sağlanır, gkanlan su mlktan azalblır. Deformasyonu önlemek İçin blrind presin birinci fazında uygulanan basınç ve çıkartan su mlktannı ayarlamak önemltdİr(Casey 1961, VVahlström 1962, Casey 1980).
Şekil 9.10. Düz preste uzunluğuna akış.
İkind Faz: Bu fazda kağıt ve keçe eski halini almaya çalışır. Safiha deformasyonunun bir kısmı giderilir; ancak, bir kısmı kalıcıdır. Keçe özelliklerine ve eskiliğine göre büyük ölçüde eski şeklini geri kazanır. Safiha kapiler yönden daha aku'f olduğundan bir miktar su keçeden, tekrar kağıda geçebilir.
îkind presin birinci fazında su alınması blrind prese benzer. Fakat, İkind preste safiha daha az su İçerdiğinden deformasyon çok daha azdır, ikinci presin ikinci fazında safiha kuruluğu daha çok olduğundan safihanın keçeden tekrar su alması daha fazladır. Düz preslerin avantajlan şunlardır:
• Maliyet ve bakım masraflan düşüktür, • Çalıştırma basit ve kolaydır. Sakıncaları « • Blrind pres olarak 150 m/dak. hıza kadar, ikind ve üçüncü pres
387
safihanın ezilmesi azalmıştır. • Kurutma partisine geçişte safiha düz preslerden daha kurudur, • Safihanın nemliliği düz preslerden daha düzenlidir. • Keçe ömrü boyunca daha iyi koşullarda tutulur ve daha etkilidir.
Safihadan çıkarılan su silindir deliklerine girer, oradan vakum etkisiyle veya santrifüj kuvveti etkisiyle alınır.
Büyük su giderme kapasitesine rağmen emici preslerin şu sakıncaları vardır:
• Suyun kama mesafesi her tarafta eşit olmayıp deliklerin karşısındaki noktalarda daha kısadır.
• Alt silindir üzerinde bulunan delikler nedeniyle her noktaya yapılan basınç aynı değildir. Bu durum, safiha üzerinde izler oluşmasına neden olur ve bu etkiye gölge İzi (shadow marking) denir.
• Emld presler daha pahalıdır ve daha fazla enerji tüketirler, çalışma sırasında gürültü çıkarırlar. Son yıllarda keçenin altında agk bir zon bırakılarak daha ucuz ve daha az gürültü çıkararak çalışma sağlanabilmektedir. Su bu zonda serbestçe akmaktadır.
Emld silindir üzerindeki deliklerin yüzeydeki çapı 0.317 cm, ortada ise 0.793 cm'dlr. Silindir İçinde, silindir boyunca uzanan yaklaşık 20 cm. genişliğinde sabit bir emid kasa vardır. Safiha ve keçe emme alanını o şekilde sarmalıdır ki emme alanı çıkışı vakum albnda olsun. Böylece, hava geçmesi önlenir, hava sıkışması engellenerek kabarma kusuru giderilir. Suyun deliklere akışı sırasında oluşan hidrolik basman miktarı akan su miktarına, keçe yapısına ve akış hızına Bağlıdır. Aşın hidrolik basınç safiha ezilmesi sonucunu doğurur. Ezilme derecesi suyun hacmine ve akış hızına, keçenin durumuna ve yapısına ve tepe basmana bağlıdır. Eğer, emme şeridi tepenin önüne doğru yönelirse safiha ezilmesi kaçınılmaz olacakbr(Atklns 1972).
Keçenin yeniden su almasını önlemek İçin emid kasa tepe İle emme şeridinin iç kısmı arasından hafif hava kagracak şekilde yerleştirilir. Kağıdın yeniden su almasını engellemek için de. tepeden aynlırken kağıt ile keçe birbirinden ayrılır ve kağıt üst silindire yapışır. Silindir delikleri ince materyal, katkı maddeleri, zift ve şap tarafından tıkanabilir. Bu durumda emid silindir gkanlarak temizlenir.
En uygun pres keçesi uzunluğu tartışmalı olup son zamanlarda daha kısa keçe kullanılmaktadır. Ancak, kısa keçe daha kısa zamanda değiştirilir ve daha çok bakım ister. 3 m. enindeki bir kağıt makinesinde keçe uzunluğu 15-17 m., 7 m. enindeki bir makinede ise 30 m. olabilir. 27 kg/cm1ik düşük tepe basına kullanılması halinde (ikind preste) safiha kuruluğu %32-34, son preste 54 kg/cmllk tepe basırfh uygulanması halinde gazete kağıdında safiha
389
kuruluğu %36-37 olacaktır. Sıcak pres kullanılması halinde ise %38 kuruluğa erişilmektedir. 3 presli bir düzenlemede pres basına tedricen artırılarak 27-40-54 kg/cm şeklinde uygulanabillr(Bolam 1971).
9.5.1.3. Yivli Pres (Venta Nip, Rainuflot)
Keçenin albna suyun serbestçe akacağı bir zon bırakılarak daha ucuz ve daha az gürültülü bir çalışma sağlanabilmektedir. Bu İse üzerinde yivler bulunan bir silindir kullanarak veya geniş gözenekli bir dokuma (fabric press) kullanarak sağlanmaktadır. Böylece, presin tepe kısmında suyun yatay akış mesafesi kısaltmaktadır. Yivli silindir üzerindeki yivlerin genişliği 0,5 mm., derinliği 2,54 mm., ve aralarındaki açıklık 3,18 mm' dir. Emici preslere oranla suyun kat ettiği maksimum yatay mesafe önemli ölçüde kısalmışbr. Yivlerin bulunmasından dolayı oluşan hidrolik basınç düz ve emici preslerden daha azdır. Bu nedenle, daha az safiha ezilmesi ve gölge İzi oluşmaktadır. Ancak, mm'nln binde biri kalınlığındaki yivlerde biriken ince materyal, zift ve şap gibi maddeler su alma kapasitesini azaltarak safiha ezilmesine neden olabilir. Safiha tepe kısmını terkettlkten sonra oluklardaki su boşalmaktadır. Uygun keçe kullanıldığında yivli presler daha fazla basınç uygulanmasını ve daha çok su çıkarılmasını sağlar(Atklns 1972, Jeyaslngam 1980, Vllars 1978).
Yivli presler daha yüksek çizgisel basınç uygulanmasını ve daha iyi su alınmasını sağlar. Bu preslerde uygulanan basınç mlktan 50-80kg/cm. arasında olup bazı hallerde bunun İki kabna çıkabilir. Presin çıkışında safiha ve keçenin akan sudan uzak tutulması mümkün olduğu kadar kabarma kusurunu giderir. Emici preslere oranla yabnm masrafı az olup pompa kullanılmadığından enerji tüketimi de daha azdır.
Su çıkarmada en önemli etken yivler olup safihada İz oluşmaması ve keçenin yeniden ıslanmaması İçin yivler dar tutulur . 700 m/dak. dan fazla hızlarda suyun yivlerden çıkmasını merkezkaç kuvveti engellediğinden silindir yüzeyi ve yivlerden su alınmasında temizleme suyu ve raspa kullanılır. Yivleri temizleme İçin 800-1000 psl basınçta su fıskiyesi yivlere doğru yöneltilir veya bir el aleti ile yivler temizlenir ya da tornada temizlenir. Yivlerdeki sulan uzaklaşbrmak İçin 610 m/dak hızın üzerinde raspa kullanılır. 610 m/dak albndakl hızda santrifüj yetmediğinden emici foil kullanılır. Yivli silindirin sertliği 8 PJ derecesIdir(Bolam 1971).
Yiv açma İşlemi kauçuk kaplı silindirlere uygun bombe verildikten sonra 1 devir/dak. hızla çalışan torna tezgahında yapılır. Yivler hassas kesme testereleri İle yapılan kesmeden sonra açılır. Yivli silindirler 1 mm. derinlik kalıncaya kadar kullanılabilir. Silindir mevcut yiv derinliğinin albna kadar taşlandıktan sonra yeniden açılır. Eski yiv yataklan üzerine yiv açmak tavsiye edilmez. Venta-Nip silindirleri taşlamak İçin Beiolt firması özel bir ünite dizayn etmiş olup tornaya monte edilerek kauçuk ve bronz kaplamalarda kullanılabilir. Şekil 9.12'de görüldüğü gibi su giderme İşlem! 4 fazdan oluşur.
3 9 0
Şekli 9.12. Preslemede dört faz (Yivli veya Fabric Preste).
• Birinci Faz: Safiha ve keçe sıkışbnlır, safiha su ile doygun halı gelir, su keçeden uzaklaştırılır.
• İkinci Faz: Keçe su ile doygurifıale gelir ve su serbest yüzeyien doğru akar (Transversal akış). Kağıdın suyu keçeye aktanlır.
«Üçüncü faz: Keçeye doğru su veren safiha üzerindeki basım azalmaya başlar. Çünkü maksimum hidrolik basınç atandadır, bu aradı genişlemeye başlayan keçe daha fazla su alır. Bu fazda toplam basınç vt hidrolik basınç azalmaya, fakat kah fazın basına artmaya devam eder. Saflh; minimum kalınlığa ulaşır.
• Dördüncü Faz: Safihanın üzerindeki basınç azalır. Keçeden dah: kapiler özellikte olan safiha tekrar su almaya başlar. Keçe ve safiha aynlmay; başlayınca su alımı daha da artar (su filminin kopması). Toplam basınç hızli düşer ve keçe tarafından hava absorbe edilir. f
3 9 1
görülmektedir.
Şekil 9.21. Konkav fabrikll pres.
Bazı fabrikalar- pres partisi İçinde iki fabıik öp prese yer vermektedir. Birbirini izleyen fabrlk presler bir veya iki silindirli presi izleyen bir fabıik pres konfigürasyonundan %3-4 oranında daha yüksek bir kuruluk sağlamaktadır. Şekil 9.22'de birinci ve ikinci pres pozisyonunda geniş tepeli bir konfigürasyonu görülmektedir. Bunlardan başka daha yeni bir düzenleme ise buharla ısıbian büyük bir çelik silindir İçeren pres yapısıdır. Bu uygulama ile suyun uzaklaşbnlması hızlandırmaktadır. Burada kağıt safihası 5-9 foot çapındaki çelik bir silindir tarafından ısıhlmakta olup silindir yüzeyi de safihaya ısı transferini optimize edecek bir madde ile yüzey kaplamsına uğrablmışbr. Bu tür büyük çaplı çelik silindir birçok farklı pres düzenleme içinde yer aiabilmektedlr(Reese 1991). Böyle bir pres düzenlemesi Şekil 9.23'de görü!mektedir(Paulapuro 2000).
9.5.2. PRES DÜZENLEMELERİ
Genel olarak pres düzenlemeleri İki silindirli ve üç silindirli düzenlemeler olmak üzere iki gruba aynlırlar. Pres düzeniemelerinin birinci görevi safihadan su çıkarmak olup bunun yanında safiha transferi ve yüzey düzgünlüğü sağlamak gibi görevleri de yapabilirler.
9.5.2.1. İki Si l indir l i Pres Düzenlemeleri
a. Düz pres: En eski ve en basit pres düzeni olup safiha pres arasından bir keçe yardımıyla taşınır, üst kısımdaki kaygan silindir safihaya yüzey düzgünlüğü verir. Safiha yatay hareket eder, silindirler düşey olarak üst üste yerleştirilmiştir.
398 399
b. Ters etkili pres: Bu pres düzenlemesi Şekil 9.9'da görülmektedir.
c. İki silindiri! eğik pres: Ters etkili prese benzer fakat silindirlerin yerleşimi düşeyle 45° İlk açı yapacak şekildedir.
d. Transfer presi: Yukandakl tiplerden birine benzemekle birlikte safiha transferini de emme kaldırması ile gerçekleştirir.
e. Yankee basınç silindiri: Emici bir silindir olup hem safihanın suyunu alır, hem de safihayı keçeden Yankee kurutma silindirine transfer eder (Atkins 1972).
f. Kombinasyon emle) birinci pres: Şekil 9.4'de görüldüğü gibi emid kaldırma silindiri hem safiha transferini gerçekleştirir hem de bir diğer silindirle birlikte ilk pres görevini yapar.
9.5.2.2. Üç Silindirli Pres Düzenlemeleri
a. Yatay üç silindirli pres: En eski üç silindirli pres düzeni olup, kompakt bir düzenlemedir ve az keçe silindiri gerektirir. Üç yatay silindirden ibaret olup safiha açık kaldırma ile prese aktarılır, ortadaki silindir yapışkan olmamalı ve raspalanmaiıdır. Diğerleri kauçuk kaplıdır(Atklns 1972).
b. Cloverieaf pres: Yatay üç silindirli presin bir değişik şekli olup ortadaki silindir düşey merkez çizgisi İle 45° İlk açı oluşturacak şekilde yerleştirilmiştir. Daha az keçe silindiri gerekir. Ortadaki silindir her İki silindirle temas halinde olduğundan tepe basıncı fazla arbnlamaz.
c. Üç silindirli eğik pres: Şekil 9.40'da görülen üç silindirli eğik pres gazete kağıdı yapımında kullanılmakta olup silindirler yatayla 45° lik açı yapar. Merkezdeki silindir yapışkan olmayıp safihayı kolay bırakacak özellikte olmalıdır. Genellikle, granit silindir olup üzeri 0 Pusey-Jones sertlikte kauçukla kaplıdır. Çok sayıda keçe silindiri gerektiren komplike bir düzenlemedir. Keçe ve silindir değişimi diğer preslerden daha zordur. Ancak, kaygan silindir safiha ile temasta olduğundan elek İzini azaltmaktadır.
d. Üç silindirli kaldırma presi: Kombinasyon emid birinci presin değişik bir şekil olup ilave bir emid silindir ile üst keçe düzeni vardır.
e. Üç silindirli düşey pres: Üç silindir de düşey olarak birbiri üzerine yerleştirilmiş olup alt ve ortadaki silindir emid, üstteki ise sert ve düz silindirdir. Az yer kaplarf, Boiam 1971).
f. Sıcak pres: Normal olarak dört silindirli, üç tepesi bulunan ve bir keçeli pres olup ısıtma elektrikle veya kondükslyonla yapılır. Ortadaki silindir
400
ısıblarak sıcaklık keçeye ve pres tepelerine İletilir. Sıcaklık 71-77 °C arasında olup en iyi etki bu sıcaklıklarda sağlanmaktadır. Sıcaklıkla su alımı arttığından kurutma partisine daha kuru safiha gitmekte ve üretim artmaktadır. Ekonomikliği ucuz elektrik ve buhar bulunmasına bağlıdır( Bolam 1971, vllars 1978). Suyun viskozitesi 20 "C'de 20 cp, 60 "Cde 42 cp'dlr. Dolayısıyla su çıkarma İki kabdır. Sıcak presle %57-58 kuruluğa ulaşılabilmektedir. Sıcak pres ile CTMP'den oluklu kağıt ve örtü kağıdı yapılabilmektedir. Sıcak preste ısıtmanın amacı buhariaşhrma değil, sıcaklığı yükseltmektir. Kağıt türüne bağlı olarak 71-77 °C arasında değişir. Sıcak pres emid veya düz pres olabilir. Basınç 70-90 kg/cm arasında olabilir. Sıcak pres daha düzgün kağıt yüzeyi ve daha yoğun kağıt verir. Aynca, buharla ve enfraruj ısıtıcıyla sıcaklık arbnlabllir(Bolam 1971).
9.5.2.3. Bazı Pres Partisi Düzenleme Tipleri
9.5.2.3.1. Dört Tepeli Pres Düzenlemesi
Bu düzenleme daha çok yazı kağıtlan İle gramajı düşük kağırJann preslenmesinde kullanılır. Böyle bir düzenleme Şekil 9.24'de görülmektedir(Paulapuro 2000).
Şekil 9.24. Yazı ve baskı kağıtlan İçin kullanılan dört tepeli pres düzenlemesi.
Bu düzenlemede iklnd pres tepesinden önce bir buhar uygulayan başlık sisteme yerleştirilmiştir. Pres tahrikine bağlı olarak makine hızı 1500 m/daklkaya kadar çıkabilmektedir. Tablo 9.4'de bu tür pres düzenlemeleri İçin geçerli olan pres yükü ile pres tahriki arasındaki İlişki verilmiştir.
Tablo 9.4. Dört tepeli bir pres partisinde tepe yükü ve buna bağlı pres tahrikL t u t t t ı rv ı .
Teoe savısı Tepe yükü, kN/m Pres Basına, kPa.s
1 70 2.8
2 90 3.6
3 120 4.8
4 140 5.6
Toplam —— 16.8
Kağıt safihasının presin tepe noktasındaki kalış süresini
401
değiştirdiğimizde ya presin tepe uzunluğu değiştirilmeli ya da makine hızı değiştirilmelidir. Makine hızı, pres partisi çalışmasının optimlze edilmesi İçin aktif bir değişken olarak kullanılamaz. Bu durum kağıt safihasının presin tepe noktasındaki katış süresini değiştirmek için tek değişken olarak presin tepe uzunluğuna müdahale edilebileceğini göstermektedir. Bu nedenle pres tepesini uzatmak için geniş tepeli presten yararlanılmaktadır. Eğer, pres tepesinin uzunluğu 0.25 m ve makine hızı 25 m/s (1500 m/dak) ise pres tahriki pres yükü İle birlikte 32 kPa.s olacakbr. Bu da Tablo 9.4'de verilen dört tepeli bir pres partisindeki pres tahrikinin iki kah olmaktadır.
9.5.2.3.2. Düz Pres Düzenlemesi
Düz pres düzenlemesi en eski ve en basit pres düzenlemesidir. Halen kağıt hamuru ve karton fabrikalannda ve bazı eski makinelerde kullanılmaktadır. Orijinal olarak her pres yumuşak bir üst pres silindiri ve bir alt keçeli pres silindiri İçermektedir. Böylece, kağıt safihasının üst yüzeyi yumuşak üst silindir ile temas etmektedir. Böyle bir pres düzenlemesi Şekil 9.25'de görülmektedir.
Şekil 9.25. Düz pres düzenlemesi.
9,5.2.3.3. Ters Pres Düzenlemesi
Ters pres düzenlemesinde ikinci pres ters pres olup burada üst pres silindiri yumuşak alt silindir yüzeyi ise kauçuk kaplıdır. Ters pres uygulamasında elek izi bulunan kağıt safiha yüzeyi yumuşak silindir yüzeyi ile temas etmektedir. Böyle bir pres düzenlemesi Şekil 9.26'da görülmektedlr.Ters pres kağıt safihasının her iki yüzeyinden de su çıkarmada diğer bir yol olarak kullanılabilmektedir. Bu düzenleme yüksek makine hızlannda safiha yapısının presler arasından geçiş sırasında bozulması nedeniyle kullanılmamaktadır.
402
Şekil 9.26. Ters pres düzenlemesi.
9.5.2.3.4. Emme Kaldırmalı Transfer Pres Düzenlemesi
Birçok transfer pres düzenlemesi vakum kaldırması kullanarak kağı safihasını kaldırma keçesinden alıp İlk prese vermede kullanılmaktadır. Bı düzenleme sayesinde açık kaldırma kullanılmamaktadır. Bu düzenleme Şek 9.27'de görülmektedir. Eski transfer presler pres yükünün çok düşük v emme transfer silindirinin fazla safiha ıslanmasına sebep olması nedenlyl suyun uzaklaşbnlmasında oldukça etkisiz kalmışlardır. Bununla birlikte, çil keçeli pres tepesine sahip modem transfer presler su çıkarmada oldukç etkilidiıtPaulapuro 2000).
Şekil 9.27. Emme kaldırmalı transfer pres^düzenlemesl.
403
9.5,2.3.5. Emme Başlığı ve Silindir Sıvayıcı İçeren Tvvinver Pres Düzenlemesi
Transfer prese alternatif olarak birçok düzenleme geliştirilmiştir. Bunlar İçersinde en bilineni tvvinver prestir. Tvvinver pres düzenlemesi Şekil 9.28'de görülmektedir. Bu düzenlemenin bazı avantajlan vardır. Bunlar;
1. Blrind ve iklnd pres arasındaki çekme ortadan kaldınlmışbr. Bu İse kağıdın uzaması önlemektedir.
2. Elek yüzeyi iki pres tepesinde yumuşak silindirle temas etmektedir. Bu da kağıttaki elek izininJ/aybalmasını sağlamaktadır.
3. Bu düzenlemede iki pres tepesi için tek bir adet yumuşak silindir yeterli olmaktadır.
Daha sonraki modifikasyonlarda kaldırma keçesi üzerindeki emid döner silindir ortadan kaldınlmış ve bunun yerine İlk pres partisi emme silindirine geniş bir emici kutu İlave edilmiştir. Böylece, sistemin çalış çalışbnlması sağlanmışbr.
iekll 9.28. Tvvinver pres düzenlemesi.
104
9.5.2.3.6. Kombinasyon Kaldırması/Emici Blrind Pres Düzenlemesi
Kombinasyon presleri makine yönündeki yerleşim ihtiyacım azaltmak ve kapital mallyeönl minimum kılmak için bazı makinelerde kullanılır. Şekil 9.29'da kaldırma amacıyla tek bir emid silindir kullanan ve emld ilk pres tepesi gÖrülmektedlr(Paulapuro 2000).
Şekil 9.29. Kombinasyon kaldırması/emld İlk pres düzenlemesi;
9.5.2.3.7. Presleme İşleminde Safihayı Destekleyen Çekmesi* Pres Düzenlemesi
Yüksek makine hızlan çekmeslz preslerin geliştirilmesini zorunlu kılmışbr. Bunun gerçekleştirilmesi, presleme İşlemi sırasında safihanın desteklenmesini gerektirmektedir. Şekil 9.30 ve Şekil ?,31'de tekkeçel^pres tepesine sahip düzenleme örnekleri görülmektedir. Üç ter«l||^^Mip preslerle makine hızı gazete kağıdı gibi gramajı düşük kağıt üreömjerî için 1400 m/dakikaya kadar çıkabilmektedir.
• fi
405
9.5.2.3.10. Çift Keçeli Karton Presi
Karton ve diğer ağır gramajfı kağıt üreten bazı makineler, su uzaklaştırılmasını opömlze etmek için İki çift keçeli prese sahiptirler. Böyle bir pres düzenlemesi Şekil 9.35'de görülmektedir.
Sekil 9.35. Karton üretimi İçin kullanılan çift keçeli pres düzenlemesi.
En yüksek safiha kuruluğu ikinci pres pozisyonunda fabrik tip presin kurulduğu düzenlemede elde edilmiştir. Diğer makineler 350 kN/m'nln üzerindeki yükü sağlamak için büyük çaplı geleneksel presleri kullanmaktadırlar.
9.5.2.3.11. Ardışık Ait Keçeli Geniş Tepeli Pres Düzenlemesi
İki çift keçeli preslere sahip makinelerin çoğu İlk ve ikinci pres arasında agk kaldırmaya sahiptir. Açık kaldırma ikinci pres keçesine zarar vermekte ve safiha kopmalan yaratmaktadır. Böyle bir düzenleme Şekil 9.36'da görülmektedir. Şekil 9.36'da görüldüğü üzere ardışık ait keçe açık kaldırmayı elimine etmekte ve ikici pres silindir kaplamasının zarar görmesini engellemektedir. Bazı fabrikalar, ilk agk kaldırmada safiha kuruluğunu artırmak için son presin arkasına tek tepeli pres kurmaktadırlar.
408
Şekil 9.36. Ardışık alt keçeli geniş tepeli pres düzenlemesi.
9.5.3. YAŞ PRESLEMEDE DEĞİŞKENLER
Herhangi bir sistemin işletilmesini ve elde edilecek sonucu etkileyen faktörleri 2 grup alanda toplamak mümkündür. Bunlar; sistemle ilgili değişkenler ve ekipmanla ilgili parametrelerdir. Bunlardan sistemle ilgili değişkenler prosesin İşletilmesi sırasında değiştirilebilen faktörlerdir. Oysa, ekipmanla ilgili değişkenler, sistemin işletilmesi sırasında değiştirilemezler ve genellikle prosesin veya ekipmanın periyodik bakımı sırasında değişiklik
yapılabilir. • Prosesle ilgili değişkenler;
1. Tepe basıncı, 2. Pres tepesinde kalış süresi, 3. Sıcaklık, 4. Safihanın prese girişteki rutubeti, 5. Safiha özellikleri
• Ekipmanla ilgili değişkenler; 1. Pres tepesi tipi,
409
2. Silindir parametreleri, 3. Keçe parametreleri, 4. Pres partisi konflgürasyonu,
Aşağıdaki başlıklarda hem prosesle hem de donanımla ilgili değişkenlerin su çıkarma ve safiha kalitesi üzerine olan etkileri tarbşılacakbr.
9.5.3.1. Proses Değişkenlerinin Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi
9.5.3.1.1. Tepe Basıncı, Tepede Kalış Süresi ve Pres Basıncının Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi
VVahlsböm, su uzaklaşbrma bakımından pres tepe tipini İki gruba ayırarak İncelemiştir. Bunlar;
1. Basınç kontrollü pres tepeleri: Bu pres tepelerinde su uzaklaştırmasını sınırlayan ana faktör sıkışbrma kuvvetidir.
2. Akış kontrollü pres tepeleri: Bu tepelerde safihada yaratılan hidrolik basınç yüksektir, ve safihadaki akma direnci su uzaklaştırmasını sınırlamaktadır. Çok yüksek sıkışbrma basına safihada enine akışı sağlamakta ve safiha ezilmektedir. Artan presleme süresi bu tepelerde belirgin şekilde su uzaklaşbrması sağlamaktadır.
Pratikte, pres tepeleri bu İki durum arasında bir yerde ayarlanır. Burada daha fazla basınç kontrolü ya da daha fazla akış konbolü dikkate alınmaktadır. Özellikle geniş tepeli preslerde, durum akış kontrolünden basınç kontrolüne değiştirilebilmektedir.
Genellikle, gramajı yüksek kağıtlarla yüksek drenaj direnci gösteren kağıtlar akış kontrollü tepeler kullanılarak, gramajı düşük veya düşük drenaj direnci gösteren kağıtlar da basınç konbollü tepeler kullanılarak üretilirler. Aynı zamanda, safihanın rutubeti yüksekse, pres tepesi akış kontrollü olabilir. Kağıdın gramajı ve sıkışbrma hızı artbkça presin uyguladığı hidrolik basınçta artmaktadır. Aynca, pres giren safihanın rutubeti artbkça hidrolik basınçta artacakbr(Paulapuro 2000).
Safihadan çıkanlan suyun miktan tepe basmanın artmasıyla üstlü kuvvet şeklinde artar. Genellikle, aşağıdaki formüle göre İfade edilir ( Hovve and Cosgrove 1970).
K = C 2 x p - c ' dlr. Burada, K: Nem oranı, C,, C 2 : Katsayılar, p : Çizglsel tepe basıncı kg/cm.
410
Yüksek tepe basına ile keçe ömrü kısalır ve harcanan güç artar İse d çıkanlan su miktan arbşı İle bu sakınca telafi edilir. Islak preslemed uygulanan basınca, liflerin şekil değiştirmeye karşı olan dirend ve ine kapller boşluklardan akan suyun direnci karşı koyar. Diğer bir deylşk basman bir kısmı safihayı sıkıştırmak, diğer kısmı ise suyu akıtmak İçi kullanılır. Safiha sıkışbnldıkça gözenek hacimleri daraldığından suyun akıt dirend de artar. Toplam basınç üst silindir ağırlığı İle uygulanan hidrolik vey pnömatik basıncın toplamıdır.
Tepe basına iki şekilde İfade edilebilir. Birindsl toplam basman tep uzunluğuna bölünmesiyle bulunan çizglsel basınç olup kg/cm. olarak ifad edilir, ikincisi ise, toplam basman tepe alanına bölünmesiyle bulunan basır olup kg/cm2 olarak ifade edilir. Tepe alanı, tepe uzunluğu ve genişliğini çarpımı İle bulunur. Ancak, iki eğik yüzeyin teması sonucu oluştuğundan tep genişliği ve basıncı her yerde eşit değildir. Bu nedenle birim alandaki basına ölçülmesi zordur.
Tepe genişliği basıncın karesi ile doğru oranblı olup kauçu kaplamanın sertliğine ve kalınlığına, pres silindirlerinin çapına ve keç özelliklerine bağlıdır. Yumuşak kauçuk kaplamada tepe genişliği daha faz! olup ezilme azalır. Ancak, birim alandaki tepe basma azalırsa presleme süre artar. Silindir çapı artbkça tepe genişliği artar. Keçeslz safiha İle pres silindi temas ederse safiha sert ve kaygan yüzeye daha çok yapışır. Bu özeli safihayı keçeden ayırmak İçin gereklidir. Ancak, çok fazla yapışma kopmalaı neden olur. Yapışma silindirin özelliğine bağlı olup bu bakımdan en r materyal granit olmuştur. Silindirden aynlma özelliği aynı zamanda hamı tipi, dövme durumu v.s, gibi lif özelliklerine de bağlıdır. Safihayı pre silindirinden ayırmak için fazla çekme uygulanması safihanın gerilere sağlamlığının azalmasına neden olabilir.
Preslemede safihaya uygulanan basınç tedrld olarak arbnlmalıdı Çünkü, kağıt ıslak iken daha fazla deforme olup kuruluk artbkça daha faz! basınç uygulanabilir. Dolayısıyla, birind preste basınç daha düşük, 2. ve '. de daha yüksek tutulur. Birinci preste safiha gramajı, hız ve tepe basıncın bağlı olarak safiha kuruluğu %20 den 6^28-35 e kadar çıkar. İklnd presi daha etkili su çıkarmak İçin tepe basına daha yüksek olmalı, daha keski tepe kullanılmalı ve keçe daha yoğun olmalıdır. Az su çıkartması yogunluğ yüksek keçe kullanımını sağlar ve yoğun keçe İle safihanın yeniden su alın daha azdır. Eğer, her üç preste de aynı basınç, tepe genişliği, aynı keçe v keçe ıslaklığı ile çok az veya hiç İlave su çıkanlamaz. Tedrici basınç özellik! kartonlar için önemlidir. Kağıt ağırlığı artbkça ezilme tehlikesi de artar. Çc tabakalı kartonlarda ezilmenin yanında safiha aynlması da olur. isle safihaya çok fazla basınç uygulanması ezilmeye neden olur. Ezilme, suyu safiha İçinde yanlara doğru akışından doğan hidrolik basman bir sonucudu Basman tedrici uygulanması İle safihada su mintan azalır ve su azaldıkça d safihanın fazla basınca dirend artar(Casey 1980, Atklns 1972).
411
2. Suyun yüzey gerilimi azalmakta bu da kapller kuvvetleri azaltmaktadır.
3. Safihayı oluşturan lifler yumuşamakta, bunun sonucu olarak; • Safihanın sıkışbnlabillriiği artmakta, • Safiha kalınlığın eski haline dönüşü azalmakta, yeniden
ıslanma azalmaktadır.
Tüm bu değişmeler, safiha sıcaklığı arhnldığtnda presin tepe noktasından sonra kağıt safihası içersindeki kah içeriğinin artmasına katkı sağlamaktadır. Kağıt safihasının sıcaklığındaki 10°Clık bir artış presin tepe noktasından sonra safiha kuruluğunda % l H k bir artış sağlamaktadır. Bununla birlikte, kuruluktaki gerçek artış safiha özelliğine ve presleme koşullarına bağlı olmaktadır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar su uzaklaşması üzerine sıcaklığın etkisinin oldukça karışık olduğunu göstermiştir. Ancak, pratik uygulamalarda, daha yüksek safiha sıcaklığı buhar kutusu kullanılarak başarabilmektedir. Safihanın ısıtmasında ilave enerji tüketilmesine rağmen buhar kutusu uygulaması toplam enerji tüketimini azaltarak kurutma enerjisinde tasarruf sağlamaktadır. Safiha sıcaklığı artırmak için uygulanan diğer yol ise ya ısıtılan merkezi bir silindir veya Infrared ısıtmadan yararlanmakbr. Isıtmış silindirin yüzey sıcaklığı normal olarak 100°C'ın üzerinde tutulur. Buhar kutulannda genellikle doygun buhar kullanılır. Pres partisindeki sıcaklık uygulaması safiha sıcaklığını 60-80°C arasına çıkarmaktadır. Bu uyguiama ısı uygulanmayan durumla karşılaşbnldığında safiha kuruluğunda belirgin bir artış anlamına gelmektedir. Safiha sıcaklığı yükseltmekle ilgili diğer bir teknolojik uygulama, safihanın buharía ısıtılan bir silindire karşı prestenmesldlr. Burada buharla ısıtılan silindirin çapı 1.5-2.5 m. arasındadır. Böyle bir pres düzenlemesi Şekil 9.23'de görülmektedir. Burada kullanılan buhann basına 3 bann üzerindedir. Bu düzenlemede bir büyük çaplı silindire temas eden iki pres tepesi vardır. Bu uygulamadan özellikle karton ve ambalaj kağıttan üretiminde yararlanılmaktadır.
9.5.3.1.3. Girişteki Safiha Rutubetinin Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi
Pres tepesinden sonra safiha rutubet içeriği doğal olarak prese giren safihanın rutubetine bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca, safihaya uygulanan hidrolik basınçta önemli olmaktadır. Safihanın girişteki rutubet içeriği artbkça presten çıkan safihanın rutubet içeriği de artmaktadır. Bu da safihaya daha yüksek hidrolik basınç uygulanması anlamına gelmektedir. İlk pres tepesinde daha yüksek safiha rutubeti, eğer daha fazla bir tepe yükü uygulanırsa safihanın ezilmesine neden olmaktadır. Bu ise formasyon kısmından sonra safiha kuruluğunun arbnlmasının ne kadar önemli olduğunu göstermektedir.
Verilen bir kurulukta safihada suyun nereye yerleştiğini bilmek su uzaklaşbrması için önemlidir. Bu bakımdan kağıt safihasını oluşturan liflerin İç yapısında veya yüzeyinde suyun bulunma oranı önemli olmaktadır. Lifler
413
arasındaki ağsı yapı içersindeki boşluklara yerleşen suyun uzaklaşbnlması lif çeperi İçersindeki lümenlere yerleşen suyun uzaklaşbnlmasından daha kolaydır. Aynca, lif çeperi İçersindeki su serbest su, doymuş bağlı su veya doymamış bağlı su olabilmektedir. Bu su bileşenleri su uzaklaştırmaya karşı farklı direnç gösterirler. Bunlar içersinde serbest su en kolay olarak uzaklaşbnlırken doymamış bağlı su en zor olarak uzaklaşbnlablllr. Basınç kontrollü preslemede hücre çeperi İçersindeki hidrolik basınç kuruluk oranını sınırlamaktadır.
9.5.3.1.4. Safiha Özelliklerinin Su Uzaklaştırma Üzerine Etkisi
Safiha özellikleri kağıt yapısı içersinde oluşan hidrolik basına, yapısal basman büyüklüğünü ve safihanın yeniden ıslanma özelliklerini etkilemektedir. Yaş presleme mekanizması dikkate alındığında, presin tepe noktasında suyun ayrılması için safiha özellikleri oldukça hayaü bir rot oynamaktadır. Bu bakımdan önemli olduğu vurgulanan safiha özellikleri aşağıdaki gibidir(Paulapuro 2000).
1. Geçirgenlik: Bu esas olarak hidrolik basıncı ve yeniden ıslanmayı etkilemektedir.
2. Sıkışbnlablllrilk: Esas olarak yapısal basına etkilemektedir. 3. Kapller Yapı: Bu da yeniden su almayı etkilemektedir.
Safihanın geçirgenliği, liflerin tipi, fibrillenme ve kağıt hamuru karışımı İçersindeki İnce maddenin miktanna tarafından belirlenmektedir. Böylece, kimyasal hamurlarda artan dövme ve mekanik hamurlarda serbestliğin azalması safiha geçirgenliğini azaltmaktadır. Aynı zamanda, kağıt hamuru kanşımındakl abk liflerin mlktannın artması genellikle safiha geçirgenliğini azalbr.
Kanşımdaki liflerin tipi safiha sıkışbnlablllrilği üzerinde en önemli etkiye sahiptir. Liflerin kablığt ve eiastikliğl safihanın sıkışbnlablllrilk özellikleri bakımından önemli role sahiptir. Odunsu lifler termoplasük maddelerden oluşan bir kompozit olup sıkıştırma sırasında sıcaklığa bağlı olarak visko-elasük davranış gösterirler. Böylece, presleme koşulları, kısmen de sıkışbrma hızı ve sıcaklık safihanın sıkışbnlabllirliği üzerine bir etkiye sahiptir. Yüksek sıcaklıklar lifleri yumuşabrlar ve sıkışbnlablllrilği arbnriar. Aynca, daha düşük sıkışbrma hızı sıkıştın la bl I i r I iğ I geliştirmektedir.
Kağıt safihası vlsko-elastik bir malzeme olduğu İçin tepe yükü safihadan kalkbğında safiha kalınlığına yönde genişleyecektir. Buna kağıdın esnemesi adı verilmekte olup yaş preslemede yeniden ıslanmayı etkileyen bir faktör olarak değerlendirilmektedir. Kağıdın esnemesi, liflerin elastik özelliklerine, safiha sıcaklığına ve sıkışbrma hızına bağlıdır. Kağıt safihasının sıcaklığı artınldığında plastik deformasyon artmakta ve elastik deformasyon azalmaktadır. Esneme safihada bir vakum etkisi yaratmakta ve bu da safihanın yeniden su almasında ana itici kuvvet olmaktadır.
414
Safihanın kapller yapısı, özellikle keçe İle temasta olan safiha yüzeyinin kapller özelliği pres tepesinde ve hatta tepeden sonra safihanın yeniden su almasını etkilemektedir. Kapller basınca Pc diyecek olursak safihadaki kapller basınç keçedeki kapiler basınçtan daha büyüktür. Bu da keçeden safihaya suyun transfer olmasına sebep olur.
_ lyCosO ft =
r Burada; •y: Sıvının yüzey gerilimi r: Kapiler boşluğu yançapı 6: Kah ve sıvı arasındaki temas açısı
Safihanın kapiler yapısı safihayı oluşturan maddelerin cinsine ve yapı içersindeki dağılımına bağlıdır. Aynı zamanda, safihanın sıkışma durumu kapller yapıyı da etkilemektedir. Yukarıda belirtilen safiha özelllklerindekl değişmelerin yaş presleme sırasındaki tespiti oldukça zor olup bunun yerine yaş preslemeyi konu alan slmülasyon tekniklerinden yararlanılarak tahminlerde bulunmak mümkündür.
9.5.3.1.5. Proses Değişkenlerinin Kağıt Kalitesi Üzerine Etkisi
9.5.3.1.5.1. Kağıt ve Karton Kalite Özelliklerine Etkisi
Pres partisinde ortaya konulan hım gelişmeler kağıt kalitesini gellştirmemektedlr. Bu durumun iki temel sebebi vardır. İlk olarak, su çıkarmadaki iyileşme ve safihanın düzenli bir şekilde sistemler arasındaki hareketi üretim maliyetinin azalmasına sebep olmasına karşın safiha özelliklerini her zaman geliştirmeyeblllr. İkinci olarak kağıt safihası yapısında yaş presleme İle ortaya konulan değişiklikler son zamanlarda ölçülebilmekte ve anlaşılabllmektedir. Yaş preslemenin safiha özellikleri üzerine olan etkisi ortaya konulmak istendiğinde ilk göz önünde bulundurulması gereken kağıt ve kartondan İstenen kalite speslfikasyonlandır. Bu özellikler kağıt ve kartonun türüne göre değişiklik göstermektedir.
9.5.3.1.5.2. Safiha Yapısına Etk i s i
Yaş preslemenin kağıt ve karton özellikleri üzerine olan etkisi, kağıt safihasının aşağıdaki yapısal özelliklerinde değişiklikler yaratmasıdır.
• Yoğunluk, • Kağıdın kalınlığına yönde yoğunluk dağılımı, • Yüzey topografyası
Kağıdın kalınlığına yöndeki dolgu ve İnce materyal yani kınnb oranı
415
yukarıdaki listeyi etkilememektedir. Preslemede safihanın birleşme derecesi, preslenen safihanın maksimum katı İçeriği ve kağıt safihasının kalınlığına yönde esnemes!(kalınlık artışına) özelliklerinden yararlanılarak belirlenir. Yaş preslemede safiha yoğunluk arbşı kağıdın son kullanım özelliklerinden birçoğunu etkilemektedir. Safiha birleşmesi, lif bağlanmasını ve böylece gerilme direnci, patlama direnci ve kalınlığına yöndeki direnç gibi bazı direnç özelliklerini iyileştirmektedir. Diğer taraftan; kağıdın opaklığı, katılığı ve sıkışbnlabillıilği olumsuz etkilenmektedir.
Bazı kağıt ve karton çeşitlerinde artan preslemenin sebep olduğu kanlık ve sıkışbnlabilirilk kaybı -oldukça kritik bir durumdur. Bununla birlikte, eğer, preslemeden sonra kağıt kalınlığına yönde yoğunluk dağılımında farklılıklar oluşuyorsa preslemeden sonra verilen bir katı İçeriğindeki safihanın toplam yoğunluğu farklı olabilmektedir. Presin tepe noktasındaki yapısal ve hidrolik basınçlardakl tedrici arbş nedeniyle suyun safihadan ayrıldığı yüzeyde kağıdın yoğunluğu daha fazla olacaktır. Suyun uzaklaştırılmadan kısmen geri kaldığı diğer kağıt yüzeyindeki yoğunluk daima sabit olacakbr. Bu nedenle yaş preslemede suyun uzaklaşbnlamadığı yüzeyde kalınlığına yönde tedrid bir yoğunluk arbşı yaratabilmektedir. Homojen olmayan z-(kalınlığına) yönündeki yoğunluk dağılımı kağıdın iyi yüzeyindeki absorpslyon özelliklerinin farklı olmasının sebebini oluşturmaktadır.
Üç tepeli pres düzenlemesi yazı kağıtlarının üretimi İçin kullanılmasına karşın kağıt İki yüzlülüğünün giderilmesinde etkili değildir. Bu pres düzenlemesinde su İlk pres tepesinde kağıdın her İki yüzeyinden birlikte uzaklaşmakta fakat, İkinci ve üçüncü pres tepesinde ise su kağıdın üst yüzeyi aracılığıyla uzaklaşmaktadır. 8u üst yüzeyde daha düşük absorpslyon özellikleri ve daha yüksek yoğunluktaki bir kağıt eldesin! sağlamaktadır. Yaş presleme koşullarında kağıt yüzeyi kolayca pres silindirinin yüzey şekline kopyalanır. Bugünün keçesinin yüzey lifleri odun liflerine göre oldukça kabadır. Böylece, kağıt yüzeyi silindirle temasta bulunan yüzey düzgünken keçe İle temasta bulunan yüzeyde oldukça kabadır. Üç tepeli pres düzenlemesinde, tüm üç tepeli tepelerde bir yüzey keçe ile temasta İken diğer yüzey iki tepeli preslerin yumuşak merkezi silindirine karşı preslenir. Sonuç olarak kağıtta İki yüzlülük oluşur. Yüzeydeki iki yüzlülüğü azaltmak İçin bazı ince kağıt makineleri düzgünleştlrme presi adı verilen prese sahiptir. Bu düzenlemede kağıt iki katı silindirin oluşturduğu tepede preslenir. Bu düzenleme son pres partisi düzenlemesi olarak kullanılmakta olup bu düzenlemede su çıkarılmamaktadır. Dört tepeli pres düzenlemesi hem yoğunluk bakımından kağıt yüzeyleri arasındaki farkı hem de absorpstyondak! farkları ortadan kaldırmaktadır.
416
9.5.3.2. Donanımla (Ekipmanla) İlgili Değişkenlerin Su Çıkarma ve Kağıt Kalitesi Üzerine Etkisi
9.5.3.2.1. Pres Tepe Çeşitleri
9.5.3.2.1.1. Geleneksel Sillndlrik Tepeler
Daha önceki pres partileri suyu almak İçin keçe kullanan düz pres tepeleri İle donatılmıştı. Bu düzenlemede presin tepe noktasından önce keçe doygun hale gelir. Düz pres tepesinde suyun uzaklaştırılmasını sınırlayan faktör safiha ezilmesi ve pres tepesinde suyun yeniden safiha yapısına kaçışıdır. Bu durumda sisteme emid silindirin dahil edilmesi yardımcı olmaktadır. Su kolayca keçeden emid silindirin boşluklanna akmakta olup buna silindir İçindeki vakum yardım etmektedir. Keçede oluşan hidrolik basınç tepedeki su uzaklaştırmasını çok fazla sınıriamamaktadır. Emid presler de sorunsuz olmayıp silindir gövdestndeki delikler hızlı makinelerde sillndlrik gövdeyi korozyonun sebep olduğu kırılmalara karşı hassas kılmaktadır. Sistem diğer taraftan, gürültü problemi, gölge İz! oluşumu ve vakum İhtiyacı gibi olumsuzluklara da sahiptir. Gürültü sorunu sillndlrik gövde üzerindeki delik profilleri optimize edilerek azaltabilmektedir. Bu sebeplerden dolayı fabrik pres, kör delikli ve yivli silindirler kullanılması önerilmektedir. Aynı zamanda, bu dizaynlar yukarıda sözü edilen hiçbir soruna sebep olmadan keçeden kolayca uzaklaşabildlğl için delikli pres tepeleri olarak da adlandırılmaktadır.
Çift keçeli tepeler, yüksek drenaj dlrendne sahip ağır gramajlı kağıt türleri için kullanılmaktadır. Bu kağıt türleri için presleme süresi su uzaklaşması İçin önemli bir faktördür. Çift keçeli sistem tepe genişliğini artırır ve böylece suyun safihadan uzaklaşacağı süre uzamaktadır. Aynca, çift keçeli sistem verilen bir lineer basınçta gerçek tepe basmanı azaltmakta ve yeniden su almayı olasılıkla artırmaktadır. Bu gerçekler, çift keçeli sistemin gramajı düşük kağıtların üretimine uygulanmasını sınırlandırmaktadır. Ancak, çift keçeli sistem, safihanın su İçeriği yüksekse ve safiha ezilmesi fazla İse İlk pres olarak kullanılmaktadır.
9.5.3.2.1.2. Geniş Tepeli Presler
Safiha içindeki akma direncinin yüksek olduğu durumlarda su uzaklaşbrmasını büyük oranda İyileştiren gelişme geniş tepeli preslerin kullanıma sunulmasıdır. İlk geniş tepeli pres 1980lerin başlannda uygulamaya konulmuş olmasına rağmen tüm kağıt makinesi üretidleri geleneksel preslere göre presleme süresini uzatan bu dizaynı sistemlerine adapte etmişlerdir. Geniş tepeli presler, üst silindire karşı hidrolik olarak yüklenebilen bir fabriğe sahiptir. Burada kağıt safihasının her İki yüzeyine de keçe temas etmekte olup pçesin tepe nokrasından kağıt keçe İle birlikte geçerken keçenin alt kısmında bir blanket(dokuma parçası) yer almaktadır. Gerek klasik fabrik presler gerekse de kapalı fabrik presler yüksek basınç
417
etkisi sağlayan presler veya geniş tepeli presler olarak adlandırılır. Bu tür pres düzenlemesi daha uzun kağıttan su çıkarma süresi sağladığı İçin önemli olmaktadır. Geniş tepeli preslerin devamı olarak uzun tepeli pres(LNP)ler de geliştirilmiştir. Burada pres tepesi geniş çaplı bir silindirler tarafından oluşturulmaktadır. Kullanılan silindirin çapı 1500-1900 mm arasında değişmektedir. Keçenin elasükllk özelliği ile birlikte silindir kaplamasının elastikllği 80-120 mmlik bir tepe uzunluğu sağlamaktadır. Oysa bu uzunluk geleneksel preslerde 20-60 mm arasında değişmekte olup oldukça yüksekür. Fabrik preslerde yaygın tepe uzunluğu 150-300 mm arasında değişmektedir.
İlk fabrik presler verilen bir basınç tepkimesine göre üretilirdi ve makine çalışırken üzerinde ayar yapmak mümkün olmamaktaydı. Günümüzde modem fabrik preslerde makine çalışırken makine yönünde ayar yapılabilmektedir. Fabrik presler, karton türlerine uygulanabilmekte ve çoğunlukla da çift keçeli ve yivli pres silindiri İçerenler tercih edilmekledir. Fakat, bugün tek keçeli fabrik preslerde geniş şekilde karton makinelerinde daha iyi bir üst yüzey düzgünlüğü elde etmek için kullanılmaktadır. Geniş tepeli pres teknolojileri kağıt endüsbisinde hızlı bir gelişme olmuştur. 1994' e kadar oluklu mukavva, diğer karton çeşitleri ve kağıt hamuru kurutma makineleri gibi ağır gramaja sahip kağıtlar üreten tüm preslerde yaygın olarak geniş tepeli pres kullanılmışbr. Gramajı düşük kağıt türlerine fabrik preslerin İlk uygulanması 1994 yılında gazete kağıdı makinesinde olmuştur. Bu tarihten sonra yazı türü kağıtlann üretiminde çok hızlı oranda kullanılmaya başianmışbr. Bugün ise yazı kağıtlan üretiminde geleneksel üç tepeli ve modern dört tepeli preslerin yerlerine fabrik presler kullanılmaktadır.
9.5.3.2.1.3. Silindir Parametreleri
Pres partisi performansı için önemli olan silindir parametreleri, silindirin yapısı ve özellikle silindirin gövdesini oluşturan maddenin türüdür. Silindirin et yapısı özellikle su uzaklaşbrması ve kağıt kalitesi bakımından önemlidir. Düz silindir su uzaklaştırması yapamazlar ve hatta keçe İle birlikte kullanıldıklarında dahi su uzaklaştırma kapasiteleri sınırlıdır. Gerek kör delikli gerekse yivli silindirler belirgin şekilde daha fazla su uzaklaşbrması sağlarlar, ancak emici silindirler daha da fazla su uzaklaşbrması sağlar. Yivli silindirler ve emici silindirler safihada iz oluşumu nedeniyle kağıt kalitesi üzerinde özel bir etkiye sahiptir. Bu durum safihada gölge izi oluşumu adı verilen bir kusur oluşturur. Bazı durumda, basınç değişimi kör delikli silindir kullanımında azalan su uzaklaşmasına neden olmaktadır.
Silindir ve silindir yüzey maddesinin türü özellikle sistemin düzenli çalışması bakımından önemlidir. Silindiri oluşturan madde ile onun iç yapısı artan yük ve sıcaklık koşullarında silindirin nasıl yerleştirildiğini belirlemektedir. Silindir yüzeyinin mikro yapısı ve maddesel özellikleri safihanın silindir yüzeyine yapışmasına ve serbest kalışına etkide bulunmaktadır. Silindir yüzey kaplama malzemesi olarak sentetik kauçuğun
418
yerine geniş şekilde poliüretan silindir kaplaması kullanılmaktadır. Bugün geniş makinelerde yüksek tepe yükü ve yüksek basınç kullanılma: mümkündür. Fabrik pres kullanılması durumunda özel silindir teknoloji' gerekmektedir. Bu makineler üzerinde iyi bir rutubet konbolü sağlamas bakımından değişken tepeli ve hidrolik olarak kalınlığına yönde konbolli silindirlerin kullanımı tercih edilmektedir.
Granit silindirler 100 yıldan daha uzun bir süredir kağıt endüstrisin* kullanılmakta olup mika, kuars ve feldlspattan oluşan çok fazlı, pollkristaleı yapılıdır. Granit silindirler geleneksel olarak üç tepeli pres düzenlemelerindi merkezi silindir olarak kullanılmaktadır ve bu pozisyonda kullanımı oldukç gibi bir performans göstermektedir. Granit silindirlerin iyi safiha bırakma î> bazı iyi özellikleri de vardır. Bununla birlikte makine hızı arttıkça ve preslerm süresi uzadıkça granit silindiri kullanımı bazı kusurlara ve kazalara sebeı olmaktadır.
9.5.3.2.1.4. Keçe Parametreleri
Bugün keçeler poliamid liflerinin dokuma esaslı bir kumaşın her Ik yüzüne de babıma İle ilave edilmesinden elde edilir. Genellikle keçeleriı toplam gramajları 1000-1800 g/m2 arasında olup battaki liflerin kalınlığı 20 100 um ve esas dokumadaki liflerin kalınlığı ise 200-400 um'dur. Bı maddeler presin tepe noktasında basınç serbest bırakıldığında yüksel geçirgenliğe sahiptir. Aynca, keçeler yüksek boyutsai stablllteye ve düzgüı çalışabillrliğe ve yüksek suya karşı dirence sahiptir.
Presin tepe noktasında basman büyüklüğü uygulanma süresi sadea bir fabriğin uzunluğunu veya silindirin çapını ve sertliğini ve yükünü deği aynı zamanda keçenin sıkışbnlabillrilğini ve kalınlığını da etkilemektedir.
Genel olarak su uzaklaşbrmasını etkileyen önemli keçe özellikler aşağıdaki gibidir.
1. Sıkışbnlabilme ve esneme, 2. Akmaya karşı direnç, 3. Keçenin tek düzeliği ve keçe tarbfından uygulanan basınç, 4. Su tutma kapasitesi veya keçenin genleşmesi sırasında keçede
yarablan vakum miktan.
Bu özellikler mevcut keçelerin yapılan değiştirilerel dengelenebllmektedir. Tamfelt tarafından geliştirilen bir vakum keçesi presir tepesinin safiha giriş tarafında yüksek bir vakum yaratmaktadır. Bu oluşun safihanın yeniden ıslanmasını azaltmaktadır. Böylece, geleneksel keçeler* göre vakum keçelerinin biraz daha yüksek safiha kuruluğu sağladığı ifade edllmektedlr(Paulapuro 2000).
f
Serbestliği yüksek hamurdan daha fazla su çıkarılır. İnce materya
419
oranı yüksek olan hamur daha fazla ıslak yüzeye ve küçük kapiler boşluklara sahiptir; dolayısıyla, su gkarma zorlaşacakbr. Hidrolik basınç albnda su akışı yavaşlayacak ve tepe kısmını terkeden safihanın yeniden su alması artacaktır.
Pres keçesi kullanıldığı yere göre sıkılan suyu yeteri) almalı, içerisinde suyun düşey ve yatay akışını minimum hidrolik basınç albnda sağlamalıdır. Keçenin dokuma şekil, açıklığı ve yoğunluğu kullanıldığı presin yerine göre ayarlanmalıdır.
Yeni yerleştirilen bir keçe kapiler yolla su absorbe etme yönünden zayifbr. Keçe çalıştıkça kompalîtiaşır ve kapilaritesi artar. Makine üzerine takılan keçe gevşek olarak döndürülerek ıslanması sağlanır, safiha olmaksızın uzunluğu ayarlanır ve sabit bir duruma getirilir. Islabcı maddeler bu alıştırma süresini azalhr. Kiril, aşınmış ve yırtılmış keçe safiha ezilmesine neden olur. Safiha kaldırmasındakl gevşeklik ve düzensizlikler, çıkarılan sudaki katı madde oranının artması, kopmalar oluyorsa, gölge izi daha belirgin hale gelirse, kurutmada buhar tüketimi artarsa ve pres etkililiği azalmış ise keçe eskimiş demektir, yerine yenisi konmalıdır.
Islak keçe safihadan çıkarılan suyu daha az alabilir; dolayısıyla, keçenin fazla ıslaklığı safiha ezilmesinin nedeni olabilir. Keçenin safihadan aldığı su keçeden uzaklaştırılarak keçenin su alma kapasitesi arbnlmalıdır. Safihaya zarar vermemek için keçe nispeten kuru olmalıdır, bu zarar makine hıa arttıkça daha da artacakhr. Tepe kısmından aynlışta emici pres tarafından sıçratılan sulann keçeyi yeniden ıslatması önlenmelidir, bunun için kauçuk bir süpürücü yerleştirilebilir.
Preslemede çıkanian su miktan suyun viskozitesi ile ters oranblıdır. Su yüksek sıcaklıklarda daha kolay çıkanlır. Çünkü, viskozite düşer ve sıcaklığın 1°C artması ile akışkanlık %2,5 artar. Bazı fabrikalarda daha etkili presleme yapmak İçin safiha 2. ve 3. pres arasında iki ile üç kurutucudan geçirilir. Bu durumda, üçüncü prese sıcak pres denir. Üçüncü presten sonra safihanın sıcaklığı 30-35°C den 60-65°C ye çıkanldığında safiha kuruluğu %2-4 artmakta ve toplam buhar kullanımında %5-10 arasında tasarruf sağlanmaktadır. Bu İşlem kurutma partisinin yükünü önemli ölçüde azaltmaktadır ( VVahlsböm 1981).
Diğer taraftan pres keçelerinin hava akımı veya vakumla kurutulması keçeden safihaya olan su akımını ortadan kaldırmakta ve presleme etkililiğini artırmaktadır. Bu tip preslemeye kuru tepe preslemesi denmektedir. Bir kuru pres düz silindir kullanabilmekte ve böylece basınç düzenli olmaktadır, gölge izi olmamakta ve safihanın keçeden yeniden su alımı azalmaktadır (vVahlsböm 1981).
Safihanın elekten gevşek kaldırtması kenarlarda kınşmalara neden
420
ve dört tepeli pres partisi kullanımına yol açmıştır. Dört tepeli pres düzenlemesi safihada preslemede ortaya çıkan İki yüzlülüğün azaltılması ve ortadan kaldırılması bakımından son derece önemlidir.
İnce kağıtlann üretiminde üç tepeli pres partisine bir tepe İlavesi yapılır ve bu İlave prese düzeltine presi adı verilir. Ancak, bu pres su uzaklaşbrrnası yapmamakta sadece safihanın yüzey özelliklerini İyileştirmeye katkı sağlamaktadır. Bu aynı zamanda iki yüzlülüğü de azaltmaktadır. Nadir olarak düzeltme presi dört tepeli preslere de İlave edilmektedir. Son zamanlarda yazı kağıtlannın üretiminde fabrik pres kullanılması tercih edilmektedir. Çoğu kez fabrik presler üçüncü pres olarak kullanılmaktadır. Buhar kutusunun kullanıldığı uygulamalarda, buhar kutusu üç tepeli veya dört tepeli pres partisinin ikinci tepesinden önceye yerleştirilir. Minimum buhar kullanan bîr buhar kutusunun optimum pozisyonu son presten önce olmak zorundadır(Paulapuro 2000).
9.5.4. PRESLEMENİN KAĞIT ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ
Presleme kağıdın üst kısımlanndan albna doğru liflerin kaymasına neden olur. Bu durum kağıt yüzeyinin düzgünlüğünü artırır ve kısmen elek ve keçe İzlerini siler. Kağıdın ıslaklığı arttıkça düzgünlük etkisi de artar. Dövme artbkça kağıt İçindeki su miktan ve liflerin esnekliği de artar. Her ikisi de kağıdın düzgünlüğünü artırır. Yaş presleme lif-lif bağı sayısını ve sağlamlığı arbnr. Eğer, lifler iyi saçaklanmış ve esnek İse bağ oranı ıslak presleme İle pek artmaz. Çok dövülmüş hamurlarda ıslak presleme kağıdın yoğunluğunu artırmaz. Ancak, genellikle presleme basına arttıkça kağıt daha yoğun olur(Casey 1980, Jeyasingam 1980).
Ticari hamurlar sıkışbnlabllmeleri ve orijinal kalınlıklannı geri kazanma özelliği yönünden farklıdırlar. Sıkışbnlabllirilk hacimlillği ve sağlamlığı etkiler. Mekanik hamur sülfat hamurundan daha az sıkışbnlabllirdir. Mekanik hamur esnek olmayıp deformasyondan sonra eski halini almaz. Düşük yüzeysel gerilim, sıcaklık, ilkbahar lifleri oranının yüksekliği, İnce materyal oranının yüksekliği esnekliği azalbr. Sülfit ve kraft hamuru sülfat ve mekanik hamur arasında bir esnekliğe sahiptir.
9.5.4.1. Bazı Presleme Kusurları
Gölge İzi; Emici preslerde alt silindir üzerindeki delikler nedeniyle her noktaya yapılan basınç aynı olmadığından safiha üzerinde izler oluşur bu etkiye gölge izi denlr(Shadow marklng). Gölge izini gidermek için önerilen çözüm yollan şunlardır(Mac Gregor 1983).
1. Daha küçük çaplı ve daha çok delikli silindir kullanmak. 2. Daha ağır ve sıkışbnlmaz batt-on-base keçeler kullanmak 3. Bir inner fabric kullanılması. 4. Emici silindir kaplamasına yivler açmak.
422
5. Kaplamanın ylvlenmesl veya kör delikler açılması. 6. Emld silindirin kaldınlması. 7. Pres basmanın azaltılması.
Gölge izinde safiha İçindeki ince materyalin deliklerin bulunduğu bölgeye doğru göç ettiği ölçülmüş, delik alanında kağıt kalınlığının fazla, yoğunluğun az ve kül oranının fazla olduğu ölçülmüştür.
Koparma ve Yolma: Safihanın aşın yaş olması, keçe veya silindirlerin kirli olması ya da safiha eni boyunca makaslama kuvvetinin yüksek olması gibi hallerde safiha yüzeyinden bazı lifler koparak keçe veya silindirlere yapışır. Belirtilen kusurlann giderilmesi sorunu çözecektir (Jeyasingam 1980).
Ezilme: Safiha tepe basıncını taşıyamayacak kadar yaş, safihadan çıkarılan suyun kat edeceği mesafe fazla, dolayısıyla kağıt ve keçe içinde oluşan hidrostatik basınç fazla İse ezilmelere neden olur. Aynı basınç aibnda makine hızı artırılırsa yine ezilme olacaktır. Ezilmeye neden olan basınç değerine ezilme eşiği denir. Bu sınır emld, yivli veya fabric pres kullanılarak artırılır. Ya da daha serbest hamur kullanarak, pres basmanı düşürerek, düşey ve yatay yönde geçirgenliği yüksek keçeler kullanarak da ezilme önleneblllr(Casey 1980, Jeyasingam 1980).
Ezilme artan derecelerde aşağıdaki şekillerde olabllir(Atklns 1972):
• Yıkanma ile elek tarafında İnce materyal kaybı: Tepede oluşan hidrolik basınç hızla su fışkırtarak elek tarafının İnce materyalini sürükler.
• Liflerin yeniden yönlenmesi: Hidrolik basınç ve fazla suyun etkisiyle safiha İçindeki lifler akışkan özellik kazanarak yeniden yönlenir.
• Liflerin keçe içine girmesi: Hidrolik basınç etkisiyle lifler keçe içine girmeye zorlanarak bazı lif kopmaları olur.
• Safihanın dezentegrasyonu: Su basıncı liflerin ayrılmasına ve safihanın tümüyle ayrılmasına neden olabilir.
Kabarma: Giriş tarafında keçe İle safiha veya bazı hallerde safihanın tabakalan arasında hava birikmesi kabarrrtanın nedenidir. Kabarma kağıdın deformasyonuna ve krvnlmasına neden olur. Kabarmanın gerçek nedeni kağıt ile keçenin birbirleriyle sıkı sıkıya temas halinde olmamasıdır. Bu yüzden, keçenin yüzeyinde taşınan hava presin giriş tarafında birikerek kağıt ve keçe arasından kaçamaz ise kabarma olayı ortaya çıkar. Aynca, pres arasına giren ve sıkışan keçenin havası, keçe İle kağıt arasına pompalanarak kabarmaya neden olabllir(Jeyasingam 1980).
Kabarmalan önlemek için; • Tepe kısmının geometrik düzenlenmesi hatalı ise düzeltilerek
kabarma önlenebilir.
423
• Keçe üzerinde kabarma kutusu ( blow box ) kullanılarak kabarma önlenebilir.
• Hamurun serbestliği artırılarak önlenebilir. • Kalınlığı sıkışbrma İle az değişen, yüzeyi düzgün ve geçirgenliği
yüksek oian keçe kullanılarak kabarma önlenebilir. • Boşluk alanı daha fazla olan pres silindirleri kullanarak kabarma
önlenebilir.
Eğer, keçenin yüzeysel tüyleri çok uzun İse safihanın lifleri İle krvnlarak lif toplar ve safihada İzlere neden olur. Keçe eni boyunca bir ip gerilerek toplanan lifler alınarak bu sakınca giderilebilir. Esas çözüm ise keçe tüylerinin kısalblmasıdır. \1
Keçe buruşma ve kırışıklığı: Keçe geriliminin uygun olmasına özen gösterilmelidir. Çok düşük veya çok yüksek gerilim keçenin katlanmasına veya toplanmasına neden olur. Kırışıklık ve cep oluşumlarını önlemek İçin keçe ıslaklığı uniform olmalıdır. Sıcak silindirler veya uygun keçe yayma aygıtian kırışmaları önler. Uzun ve desteksiz keçe hareketi buluşmalara, kırışmalara yol açabilir.
Kenar yırtılması: Uygun olmayan silindir bombesi ve genişliği, kılavuz aygıbannın yetersiz bakımı ve uygun olmayan kılavuz aygıban keçe kenarlarının bozulmasına yol açar. Aşın keçe uzunluğu da yırtılmaya neden olabilir. Eğer, keçe ömrü aniden kısalırsa bunun nedenleri keçenin kimyasal olarak aşınmaya uğramasıfmuhtemelen klor aşınması), kum ve diğer aşındırıcı materyalin sisteme girerek aşınmaya neden olması, eğer aşınma şeritler halinde ise kağıt makinesinin bazı kısımlannın düzenli çalışmadığını gösterir. Emici kasalar kontrol edilmeli, pres silindirlerinin tepe kısmı kontrol edilmelidir.
9.6. PRES PARTİSİ DONANIMI
Kağıt makinesinin pres kısmında kullanılan keçeler şu görevleri yerine getJrirler(Casey 1980, Atklns 1972).
1. Presin tepe kısmında safihadan çıkanlan suyu absorbe etmek. 2. Tepe kısmında kağıt safihasını ezilmeye karşı korumak. 3. Tepe kısmında safiha üzerinde düzenli bir basınç dağılımı sağlamak. 4. Kağıda belirli bir yüzey düzgünlüğü kazandırmak. 5. Yivli ve emici preslerde boşluk kısımlanyla dolu kısımlar arasında
basınç dağılımını düzenleyerek gölge izi etkisini azaltmak. 6. Safihayı bir pozisyondan diğerine transfer etmek. 7. Pres kısmında bir transmisyon kayışı gibi hareket ederek silindirleri
döndürmek.
424
9.6.1. KEÇE ÖZELLİKLERİ
Yukandakl görevleri gerçekleşbrmek için keçe kağıt özelliklerini kötü yönde etkllememetldlr. Ekonomik olabilmesi için de dayanıklı, kompakrJaşmaya dirençli olmalı ve ince materyal tarafından kolayca bkanmamalıdır. Presleme sırasında oluşan periyodik gerilmeler ve gevşemeler keçenin çekme, basınç ve yan gerilimlere uğramasına neden olur. Zamanla bu gerilmeler keçenin görevini istendiği gibi yerine gebrememesine ve keçenin yararlı ömrünün kısalmasına neden olurlar. Bu yüzden keçeler makine ve enine yönde yeterince boyutsal kararlılığa sahip olmalıdırlar.
Geleneksel keçeler boyuna ve enine iplikler değişik dokuma şekilleriyle dokunmasıyla oluşup İplikler yün ile bazı sentetik maddelerin karışımından yapılmıştır. Bitirme işlemi sırasındaki büzülme ile keçe büzülerek istenen boyut, yoğunluk ve düzgünlüğü kazanır. Babıma tekniği ile dokunan keçelerde İse bir dokuma üzerine veya yalnızca atkı iplikler üzerine İğneleme İle yerleştirilen dolgulardan oluşur. Kombinasyon keçeleri ise sıkışbnlmaz bir tabile üzerine babıma ile dolgu yapılmasıyla elde ediiir(Atklns 1972, vllars 1978).
Keçe yapımında kullanılan maddeler yün, pollamld ve poliesterdir. Yünün özelliği kolayca eski halini alması ve keçeleşerek düzgün bir safiha oluşturmasıdır. Her türlü keçede kullanılabilir ancak batt-on-base keçelerin fabric kısmında kullanılmaz. Pollamid sağlam ve dayanıklı olup yünle kolayca kanşabllir. Özellikle enine ipliklerde sağlamlık ve aşınmaya direnci nedeniyle kullanılır. Pollester özellikle uzamaya karşı dirençli olup atkı, İpliklerde boyutsal kararlılık sağlamak için kullanılır. Sert ve aşınmaya dayanıklı olmalarından dolayı sentetik İplikler keçe ömrünü büyük ölçüde artarlar. Ancak, presin tepe kısmında yünden farklı davranmaları ve toprak parçalarını çekme özellikleri nedeniyle fazlaca sentetik lif oranı keçe ömrünü uzatma nedeni olmayabilir.
Keçeler kullanıncaya kadar temiz ve kuru bir yerde orijinal ambalajlan içinde tutulmalıdır, fare gibi kemiricilerden uzak tutulmalıdır. Keçe makineye konmadan önce kağıt makinesi baştan sona temizlenmelidir. Tüm emici kasalar, fıskiyeler, silindir yüzeyleri ve kondlsyonlama sistemi temizlik ve uygun çalışma yönünden kontrol edilmelidir. Bütün dişli yataktan ve diğer yağlı kısımlar keçeyle temas etmeyecek şekilde temizlenmelidir. Keçeye zarar verebilecek veya yırtabilecek tüm sivri ve keskin yüzeyler kapatmalıdır.
Pres keçelerinin eskimesini etkileyen faktörler şunlardır: 1. Keçe silindirleri, yıkayıcı vs nln keskin ve aşınmış yüzeyleri, 2. Dolgu maddeleri ve hammaddeden gelen aşındırıcı maddeler, 3. Keçenin silindirde sağa sola çok fazla kayması, 4. Keçe silindirlerinin kötü ayan,
425
5. Özellikle keçenin İç tarafında çok yüksek fıskiye basıncı, 6. Keçeleri asit veya alkali ile temizleme, 7. Keçe kılavuz silindirinin hatalı hareketi, 8. Keçe kılavuz çizgilerinin doğru gitmemesi, 9. Kimyasal, mekanik ve bakterlyel aşınmalar, 10. Hatalı keçe açma silindirleri, 11. Keçenin safiha olmadan uzun süre çalışması, 12. Keçenin çok gergin olması, 13. Gergi silindirinin hatalı ayarı sonucu keçenin eni boyunca düzenli
gerilmemesl, 14. Makine hızı arttıkça keçenin ömrü kısalır. Düz preslerde keçeyi
temiz tutmak emici preslerden daha zordur. 15. Makine üzerinde keçe değiştirilmesi yani, keçenin makine üzerinde
dikilmesi İle keçe değiştirme daha çabuk, daha az personelle ve vinç kullanılmadan yapılmaktadır.
Keçe yerine konduktan sonra tam genişliğini alacak şekilde yayılmalıdır. Keçe ile temas eden yağlı kısımlar keçe ıslablmadan önce temizlenmelidir, keçe ıslatılmadan önce renkli çizgi düzgün olmalıdır. Keçenin ünifbrm olarak ıslanmasına dikkat edilmelidir, bu işlem keçe eni boyunca uzanan bir fıskiye ile yapılabilir. Keçe büzüldükçe germe silindiri ayarlanmalıdır ki böylece düzenli bir gerilim sağlanarak krvnlmalar önlensin(Atkins 1972).
Bir keçe pres tepesinde safihadan çıkanlan suyu absorbe edebilmesi için yeterli bir boşluk hacmine sahip olmalıdır. Boşluk fraksiyonu (e) materyalin boşluk hacminin toplam hacmine bölünmesiyle belirlenir. Herhangi bir materyalden yapılmış keçe İçin boşluk fraksiyonu aşağıdaki formüle göre hesaplanırfCasey 1980)
_ Keçe yoğunluğu Lif yoğunluğu
Geçirgenlik ise keçe arasından su veya havanın akma kolaylığı olarak tarif edilir. Materyalin bu akıma karşı direncinin bir İfadesidir. İyi bir keçe özellikle suya karşı geçirgen olmalıdır. Aksi halde, hidrolik basınç oluşacağından safiha yanlacak veya ezilecektir. Çalışma sırasında dolgu maddeleri, İnce materyal ve diğer parçacıkların keçe gözeneklerini tıkayarak geçirgenliğini, dolayısıyla keçe etkililiğini düşürmesi önlenmelidir. En çok keçe tıkanmasına neden olan materyal ve çökeltiler yapışbrma reçinesi, alüminyum rezlnat, zift, ıslak sağlamlık veren reçineler, kaolin, CaC0 3 ve Ti0 2
gibi dolgu maddeleridir.
Tepe kısmında çıkanlan suyu absorbe edebilmesi amacıyla yeterli boşluk hacmi kalması için keçenin sıkışbnlabilmesl düşük olmalıdır. Boşluk
4 2 6
hacminin azalması ite birlikte; • Keçenin kapller boşluklarının hacmi küçülür, dolayısıyla kapiler
kuvvetler artar, • Boşlukların boyutlarının küçülmesi keçe geçirgenliğini azattır ve
tepe kısmında hidrolik basman artmasına neden olur.
Keçe transmisyon kayışı olarak kullanıldığına göre temas halinde olduğu silindirlerin aşındırma etkisine karşı da dayanıklı olmalıdır. Operatör İçin en uygun keçe uzunluğunun ne olduğu tartışmalı bir konu olup kısa keçelerin değiştirilmesi ve temizlenmesi daha kolay olmakta, buna karşılık uzun keçeler daha uzun süre dayanmaktadır.
Daha önce keçelerin yapıldığı maddeler hakkında kısa bilgi verilmişti. Geleneksel pres keçeleri strüktür yönünden aşağıdaki gruplara ayn!abilir(Casey 1980).
Kaba Keçeler: Çözünür viskoz selülozunda, yağ geçirmez kağıt, döşeme, sülftt, sülfat ve mekanik hamurların safiha haline geb'rilmeslnde kullanılırlar.
Orta Keçeler: Kraft, gazete kağıdı, sargılık kağıt, mekanik hamurdan özel kağıtlar yapımı, temizlik kağıtlan, test liner v.s, yapımında kullanılırlar.
İnce Yapılı Keçeler: Düşük gramajlı kraft, İnce kağıtlar, Fourdıinler üzerinde karton üretiminde kullanılır.
Çok İnce Keçeler: Yankee temizlik ve kağıt mendil, değişik üp İnce kağıtlar, çok iyi yüzey düzgünlüğü gereken kağıtlann üretiminde kullanılır.
Ekstra Çok İnce Keçeler: Son derece düzgün yüzey isteyen ince kağıtların yapımında kullanılırlar.
9.6.1,1. Keçe Parametreleri
Doygunluk Nemi: Statik koşullar altında keçenin emebildiği su miktarıdır. 1 gram keçe tarafından emilen gram su miktarı olarak ifade edilir. Presin tepe kısmında keçenin safihadan su alma yeteneğini belirten en iyi ölçüdür. Bu değer geleneksel keçelerde 0.80, kombinasyon keçelerde İse 1.65'dir(Casey 1980). i\
Vakumla Su Alımı: Presleme sırasında bir keçe veya dokumanın bir emici boruya su verme yeteneğidir. 22.7 cm. tik su kolonu vakum albnda geleneksel keçeler için bu değer 0.26, kombinasyon keçeleri için İse 0.82'dlr.
Hava Geçirgenliği: İki yüzü arasında 10 mm. su kolonluk basınç farkı için 1 m2 keçe arasından geçen m3 cinsinden hava miktarı olarak ifade edilir.
Akım Direnci: Keçenin üç ayn yönünde belirlenen bir diğer önemli özellik de budur. Sıkıştırılmış keçenin makine yönü, enine ve düşey yönde su akışına karşı direncini ölçen bir alet yardımıyla belirlenir. Geleneksel dokuma keçeler en yüksek akım direncine sahiptir.^Tablo 9.5'de değişik keçe tipleri İçin akım direnci değerleri verllmiştlr(Casey 1980).
427
Tablo 9.5. Değişik tip keçelerin 3 yönde alam direnci değerleri. Keçe Tipi L X Z
Makine Yönü Enine Yön Düşey yönde Geleneksel keçe 100 100 100 Batt-on-base keçe 98 90* 36 Knuckle free(ilmiksiz) 30 23 42 Batt-on-mesh keçe 25 29 44 Kombinasyon keçe 13 15 37 Nonvvoven keçe 18 12 16
Yeni tip keçeler daha az..akım direnci gösterirler ve hidrolik basına azaltarak geleneksel keçelerden* daha kolay su bırakırlar. Batt-on-base keçeler makine yönünde geleneksel keçelere yakın direnç gösterirler. Çünkü, temel yapısı geleneksel keçelerle aynı olduğundan su gkanlması sınırlıdır. Ancak, bu keçelerde düşey yönde akım direnci %36'ya düştüğünden geleneksel keçelere oranla önemli bir üstünlük sağlar.
Knuckle free keçelerde makine eni yönündeki ipliklerin kaldırılması İle makine ve enine yöndeki hidrolik basınç büyük ölçüde ortadan kalkmaktadır. Bundan sonra makine ve enine yönde direnç azalması kombinasyon keçelerde olmaktadır. Kombinasyon keçeler, keçe ve fabrtc bileşimi olup açık yapıda ve rijlttir. Kombinasyon keçeler diğerlerine oranla en düşük akım direncine sahiptirler. Bu keçelerde akım direncinin düşük olması safiha kuruluğunu %5 kadar artırmakta ve aynı zamanda nem dağılımı daha düzenli olmaktadır. Nonvvoven keçeler, her üç yönde de en küçük akım direnci göstermekte ve safiha kuruluğu kombinasyon keçelerde olduğu gibi artmaktadır. Tablo 9.6'da pres kısmı keçelerinin önemli fiziksel özellikleri verllmiştir(Casey 1980).Kağıdın yüzünün çok düzgün olması İstenirse makine ve enine yönde nispeten daha İnce ipliklerin kullanılması gerekir. Nonvvoven keçeler en İyi yüzey düzgünlüğünü verir. Bundan sonra doigusuz keçeler ve satt-on-base keçeler gelir. Yüksek hızlı ve geniş makineler daha sağlam ve »tabii keçeler isterler, bu yüzden de sağlam fakat elastik ipler kullanmak jerekir.
Tablo 9.6. Pres kısmı keçelerinin karşılaştırmalı fiziksel özellikleri Keçe Tipi Doygunluk nemi
gramHjO/g. keçe Vakumla su alımı g. H20/g. keçe
Hava geçirgenliği 0.5 Inç su basına altında,
ftVdak./ft2 Geleneksel 0.80 0.26 20 Batt-on-base 1.20 0.43 26 Knuckle free 1.40 0.57 42 Nonvvoven 1.50 0.80 52 Batt-on mesh 1.60 0.78 70 Kombinasyon 1.65 0.82 75
428
Üst keçe yapı olarak alt keçeye çok benzer; fakat, genellikle daha hafiftir. Üst keçede yüzey düzgünlüğü daha önemli olduğundan iplikleri daha İncedir ve ezilmeleri önlemek İçin üst keçe açık strüktürlü olmalıdır.
Pres olarak yüksek basınçlı yivli preslerin kullanımı günden güne artmaktadır. Bu nedenle, iyi bir yüzey düzgünlüğü sağlamak, ezilmeden daha çok su absorbe etmek için daha ağır keçelerin kullanımı gerekmektedir. Batt-on-base keçelere orania daha yeni olan batt-on-mesh, kombinasyon ve nonvvoven keçeler gittikçe artan oranda kullanılmaktadırlar.
Oluklu Mukavva : Oluklu:?kağıt Üplk olarak İki presll Fourdrtnier makinesinde üretilmektedir. Birinci pres emid pres, Ikind pres İse ya emid ya da yivli pres olabilir. Keçe olarak genel eğilim %100 sentetik batt-on-mesh ve kombinasyon keçeleri kullanılmasıdır.
Kağıt Hamur lan : Kağıt hamurlarını safiha haline getiren makinelerin yoğunluğu üç presli Fourdrtnier makineleridir. Birinci pres emid pres, İkinci Dres emid veya yivli prestir. Üçüncü pres ise yivli prestir.
Kullanılan keçeler kaba, geçirgen yapılı olup iyi bir drenaj sağlar, ı'üzey düzgünlüğü burada önemli değildir; ancak, ağır pres yüküne iayanması için keçe aynı zamanda hadmli olmalıdır. En çok kullanılan keçe ipleri %100 sentetikten yapılmış batt-on-mesh ve kombinasyon keçeleridir.
Pres keçelerinin sorun yaratıp yaratmadığı en iyi şekilde keçe kalınlığı, jeçirgenllği ve safihanın kuruluğu kontrol edilerek anlaşılabilir. Keçe kalınlığı alışma ömrü boyunca önce ilk birkaç günde hızla azalır, sonra belirli bir süre ablt kalır ve belli bir süreden sonra da çok ince gelmeye başlar. Bu kalınlık ontrol atanda tutularak değiştirme zamanı belirlenir. Keçe geçirgenliği ise luyck-Smyth porozlte ölçeri ile sürekli kontrol edilmelidir. Böylece keçenin ıc zaman sorun yaratmaya başlayacağı anlaşılır. Aynca, safihanın uruluğunun azalmaya başlaması keçenin etkisiz kalmaya başladığını ıösterir(Reese 1983).
432
KAYNAKLAR
AINSWORTH, J. H. (1962) Asırlar Boyunca Kağıt, Çeviren : S.HUŞ, Çeltüt"-Matbaası, İstanbul.
ALATALO, M. and K. HBKKILA (2000) Titanium Dioxide: in Pigment Coating and Surface Sizing of Paper Edited by Esa Lehünen, Printed by Gummerus Printing, Jyvâskylâ, Finland, p. 120-139.
Al I FN, H.C. (1980) Mechanisms and Control of Pitch Deposition In Newsprint Mills, TAPPI, Vol.: 63, No; 2, p. 81.
ALOI, F. and R.M. TRSKSAK (1998) Retention in Neutral and Alkaline Papermaking in Retention of Rnes and Fillers During Papermaking, Ed. by Gess, J.M., Tappi Pres, p353.
ANONİM (1980), Türkiye Orman Envanteri, T.C. Orman Bakanlığı OGM, Sıra No: 13, Seri No:630, Ankara.
ANONİM (1993) Kağıt Sanayi ve Seka Balıkesir Müessesesi Güzel Sanatlar Matbaası A.Ş., 144 s.
ANONİM (1995) ANONİM (1998-1) Orman Bakanlığı, Orman Genel Müdürlüğü, 1998 Yılı
Döner Sermaye Bütçesi, Ankara, 129 s. ANONİM (2000) Devlet Planlama Teşkilatı, Sekizlnd Beş yıllık Kalkınma Planı,
Kağıt Sanayi Özel İhüsas Komisyonu Raporu, Ankara, 78 s. ANONİM (2000A) D.Î.S. Tarımsal Yapı ve Üretim. ANONİM (2002) PPI, Annual Rewiev. ANONİM (2003) CEPI 1992-2002 Ten Years of Development, Balkan Pulp
and Paper News, Vol.:IV, No: 8, p. 15. APPLING, J.W. (1955) Microbiology of Pulp and Paper, Slime İn MIH Systems
and Their Control, TAPPI Monograph Series No : 15, pp. 97-134. ARIBERT, M. (1954) La Fabrication du Papier et des Pâtes à Papier, EFP,
Grenoble, 34 pp. ATCHISON, J.E. (1973) Present Status and Future Potenüal,for Utilization of
Non Wood Plant Fiber, A Worldwide Review, TAPPI, Progress Report No: 4 , p. 69-89.
ATKINS, J.F. (1972) Paper Machine Wet Press Manual, TAPPI Monograph No: 34 , 75 pp.
BALLORD, J. (1987) Pres Felt Characterization, Tappi Journal, July 1987, p.57-61.
BARNOUD, F. (1972) Problèmes de Slimes Dans Les Circuits de Tete, Méthodes de Contrôle du Développement des Microorganismes, Journée de Recyclage, E.F.P. Grenoble.
BERNTER, J.F. and B. BEGIN (1994) Experience of a Micro Partide Retention and System, Tappi Journal, 77,11,217-224.
BUSS, T. (1980) Reverse Cleaning, TAPPI, Vol.:63, No:6, p. 87. BLISS, T. (1992) Screening, in Stock Preparation Edited by Kocurek, Tappi
Publication, 229-248 p. BLISS, T. (1992) Centrifugat Cleaning, In Stock Preparation Edited by
Kocurek, Tappi Publication, 248-261 p.
433
J
BOLAM, F.M. (1971) Design of the Wet End of the Papermachlne, Ernest Benn Limited, London, 318 pp.
BOLLON, A. (1969) Contribution à l'Etude Physico-Chimique de la Cellulose et du Raffinage des Pâtes à Papier, Thèse de Docteur Ingénieur, USMG, Grenoble.
BREZINSKJ, J.P. (1970) Paper Machlne-Headboxes and Inlets, in Pulp and Paper Technology, Edited by K.W. BRTTT, Van Nostrand Reinhold Comp. New York, 723 pp.
BROUWER, H.P., MARK A. JOHNSON, R.H. OLSEN (1998) Strach and Retention in Retention of Fines and Fillers During Papermaklng, Ed. by Gess, J.M., Tappi Press, Atlanta, p353.
BRISSAUD, E., G. JANIN, P. SCQUIZZATO (1975) Le dassage des Fibres Avec un Classeur Bauer Mc Nett, Etude Théorique, Analytique, Statistique et Appliqué, La Papeterie, Vol.: 97, No: 4 p. 194.
BRITT, K.W. and J.E. UNBEHEND (1974) Electrophoresis in Paper Stock Suspension as Measured by Mass Transport AnalysIs,TAPPI Vol.: 57, No: 12.
BRITT, K.W. and J.E. UNBEHEND (1980) Water Removal During Sheet Formation, TAPPI, Vol.: 63, No: 4, p. 67.
BUCKMAN, J.S. and W.O. MAY (1970) Deposits Control, In Pulp and Paper Manufacture, TAPPI, Mac Donald Editor,pp. 103-130.
CASEY, J.P. (1960) Microbiology: In Pulp and Paper, Voi.II Papermaklng, Intersdence Publishers Inc. New York pp. 581-822.
CASEY, J.P. (1961) Pulp and Paper, Vol.: II, Paper Making, Intersdence Publiehers Inc. New York, pp 581-822.
CASEY, J.P. (1980) Pulp and Paper, Third Edition, Intersdence Publihers Inc. New York.
CASEY, J.P. (1981) Pulp and Paper Chemistry and Technology, Vol.: 3, Third Edition, A Willey-Intersclence Publication, Toronto.
CASEY, J.P. (1983) Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology, Vol.: 4, A. Willey-Intersclence Publication, New York, p. 2573.
CARSON, R. (1963) Silent Spring , Penguin Books, 317 pp. CHARUEL, E. (1974) Le Séchage du Papier, Industries Papetléres, EFP,
Grenoble, p. 8 CHARUEL, R. (1974) Conception et Caractérisation des Circuits des
Raffinage, ATIP, Vol.: 28, No:7, p. 333. CHENE, M., E. JAUSSAUD (1972) Les Hauts Polymères Synthétiques Dans
les Indusbies Papetières et le Couchage des Papiers-Cartons, Imprimeries Réunies de Chambery, France.
CHERBIT, M. and J.P. DESMOULINS (1974) Point de Vue d'Un Constructeur sur l'Evolution du Materiel et des Circuits de Raffinage, ATIP, YoL: 28, No:7, p. 339.
CHIEVARINA, J. (1963) Micrographie et Biologie Papetières, EFP, Imprimeries Réunies de Chambery, 91pp.Grenoble.
CHIAVERINA, J. (1968) Nouvelle Théorie du Raffinage Avec des Lames de Métaux frittes, ATIP, Vol.: 22, No: 1, p. 13.
434
CHIAVERINA, J. (1974) Eléments d'Epuration des Eaux Usées,EFP, INPG, Grenoble, 40 pp.
CHOUDENS de C, E. ANGELIER, P. N0NZ1E (1975) Cuisson Soude-Oxygène en Deux Stage Avec Défibrage Intermédiaire de Bois Résineux et Felllus, ATIP, Vol.: 28, No: 3, p. 77.
CLARK, J. (1984) New Thought on Cellulose Bonding, Tappl, Vol.: 67, No: 12, p. 82-83.
CLARK, J. (1978) Pulp Technology and Treatment for Paper, Miller Freeman Publications, San Frandsco, 751 pp.
CLAWY, A.C. and J.C. WILLIAMS (1981) Alkalinity the Key of Permanence, TAPPI, No: 5 , p. 49.
CLAYTON, D.W. (1969) The Chemistry of Alkaline Pulping, In The Pulping of Wood., TAPPI, Vol. 1, R.G. Macdonald Editor, Mc Graw Hill., New York, 769 pp.
COLGAN, G. and P. PLANTE (1963) Polyvinyl Alcohol in Paper Coating Additives, TAPPI Monograph No: 25.
COTTRALL, L.G. (1965) History of the Development of Beating and Beating Plant, in Stuff Preparation for Paper and Paperboard Making, Pergamon Press, Londan, Edited by F.M. Bolam.
DANFORTH, W.D. (1970) Beating and Refining Equipment, in Pulp and Paper Teohnology, K.W. Britt Editor, Van Nostrand Reinhold Co. New York, 723 pp.
DIEHM, R.A. (1962) Microbiology of Pulp and Paper, in Pulp and Paper Science and Technology Volume II Paper, C.E.LIBBY Editor, Mc Graw Hill Book Company,New York, pp. 352-372.
DIEHM, R.A. (1963) Flow Modifiers in Paper Coating Additives, TAPPI Monograph No : 25.
DIESEN, M. (1998) Economics of the Pulp and Paper Industry, Vol. I, The Papermaklng Sdence and Technology Series, Published by Tappl and Finnish Paper Engineers' Association, p. 186.
DOIRON, E. B. (1998) Retention Aid Systems, in Retention of Fines and Fillers During Papermaklng Edited by J.M. Gess, Tappl Press, Atlanta, p.157-176.
EDWARDS, K.R. (1986) Wet-End Operation Seminar, Notes of Tappl, p. 355-357.
EKLUND, D. and UNDSTROM, T. (1991), Paper Chemistry, Frankulla. EKWAL, P. and H.H. BRUUN (1954) Surface Chemical Studies of the
Conditions of Rosin Sizing, TAPPI, Vol.: 37, No: 7, p. 33. EMERTON, H.W. (1965) Composition and. Structure of Papermaklng Fibers
and the Effect of These on the Beating Process, in Stuff Preparation for Paper and Paperboard Making, F.M. Bolam Editor, Pergamon Press, Oxford, 248 pp.
EROĞLU, H. (1976) Synthèse dee Polymères Sulfonés e Etude de Leurs Certaines de Possibilités d'Utilisations Dans la, Fabrication du Papier, Thèse de Docteur Ingènleur,USMG, Grenqple.
EROĞLU, H. (1977) Su Kirlenmesi Ölçülmesinde Ana Kavramlar ve Antma
435
Yöntemlerinin Genel Olarak Tanıtılması, Bilim ve Teknik, Sayı:110, s. 15-20.
EROGLU, H. (1977) Kağıdın Yapıştırılmasında Alüminyum Tuzlarının Rolü ve Önemi, I.Ü. Orman Fak. Dergisi, A 23, s. 341-360.
EROĞLU, H. (1979) Kağıt Fabrikasyonu Ders Notlan, K.T.Ü. Orman Fakültesi Yayın No: 29, 236 s.
EROĞLU, H. (1980) O r NaOH Yöntemiyle Buğday (Tritlcum aestJvum L.) Saplarından Kağıt Hamuru Elde Etme Olanaklarının Araşbrıtması, K.T.Ü. Orman Fak., Doçentlik Tezi, 214 s.
EROĞLU, H., Ş. BOSTANCI, O.İZGİ (1982) Kağıt Teknolojisi, SEGEM Yayın No:97, Ankara, 450s.
EROĞLU, H. (1984) Kağıt ve Kagıthamuru Fabrikalarında Birikinti Kontrolü. K.T.Ü Orman Fakültesi Dergisi, Sayı:2, Cilt:7, s.245-275.
EWALD, J.C. and D.P. HUNDLEY (1980) Surface Finish Requirement of the Headbox, TAPPI, Vol.: 63, No: 11, p. 121.
F.A.O. (1953) Raw Material for More Paper, Rome, 94 pp. FRANZEN, M.F. (1987) Direct Measurement of Jet Velocity as on Aid to
Papermaking, TappI July, p. 63-67. FULTON, C. (1984) TMP Screening an other approach, Tap! Journal, Vol. 67,
No. 1, p. 60-62. GENÇ, İ. (1977) Tahıllarda Tane Veriminin Fizyolojik ve Morfolojik Esastan,
Ç.Ü. Ziraat Yıllığı, Yıl: 8, Sayı: 1. GERISHER, G.F.R. (1981) The Use of Zeta Potential as a Quantitative
Stability Criterion for Concentrated Clay Suspension, Paperi Ja Puu, No: 8 , p. 477.
GESS, J.M. (1983) The Chemistry and Mechnanics of Fine Parade Retention, Tappi Retention, TappI Retention and Drainage Seminar Notes, Tappi Pres, Atlanta.
GESS, J.M. (1989) Mechanical Aspects of Retanbon, Retention and Drainage Short Course notes, Tappi Pres, Atlanta.
GESS, J.M. (1998), Retention of Fines and Fillers During Papermaking, Tappi Press, Atlanta.
GIBBS, A., H. WIAO, Y. DENG, , R. DELTON (1997) Flocculants for Predpltated Caidum Carbonate Inxlewsprint Pulp,, Tappi Journal, 80, 4, 163-170.
GIBBS, A., RELTON, R. (1999) Effect of PEO Molecular Weight on the FlocculatJon Resultant Floe Properties of Polymer-induced Pec Floes, Journal of Pulp and Paper Science, 25, 7, 267-271.
GILBERT, C D . , HSICH, J.S., XU, Y., DENG, Y. (2000) Effects of White Water Closure on the Physical Properties of Unerboard, Tappi Journal, 4, 68.
GÖKSEL, E. (1979) Kızılcamın Uf Morfolojisi ve Odunundan Sülfat Selülozu Elde Etme Olanakları Üzerine Araştırmalar, Î.Ü. Orman Fakültesi, Doktora Tez), 113 s.
GRIEF, D.S. and J.C. KOVAL (1990) Modified Starches: Manufacture and Properties in Starch and Starch Products In Paper Coating, Edited by Robert L. Kearney and Hans W. Maurer, Tappi Press, p. 248.
436
GÜNAY, T. (1984) Çn Yeşilinin Sim, Orman Mühendisliği Dergisi, Şubat, 5 s. HAGEMEYER, R.W. and D.W. MANŞON (1992) Stock Preparation, Third
Edition, Tappi Press. HALL, D.H. and J.F. HERN (1963) Preservatives In Paper Coating Additives,
TAPPI Mouiograph No: 25. HANLEY, T., L. WBSLER, N. EDGETT (1984) Barium Sulfate, In Pigments for
Paper Edited by R.W. Hagemeyer, Tappi Press, Atlanta, p. 292. HAROLD, K.S. and W.L. MARINO (1975) Casein in Coating Paper and
Paperboard, In Protein Binders in Paper and Paperboard Coating, TAPPI Monograph No : 36.
HART, H. Michael (1978) The 100 a Ranking of The Most Influential Persons In History. Citadel Pres Secaucus, New Jersey. |||§
HEADRICK, A. G., A. M. BOLLINGER (1998) The Use of PoIyfethJene Qxidejm Papermaking, In Retention of Fines and Fillers During Parjerrft 'a^p Edited by J.M. Gess, Tappi Press, Atlanta, p.245-259. .. '•' :J0;
HEIKI, N., J.E. LAINE, M. PEURA, M. SAARISTA, K. KNUTŞ :(İ9Ü%f0e Influence of the Change From the Conventional to the High Turbülançe Headbox on the Properties of SC Rotogravure Paper, Paper! Ja PuitfNû; 8, p. 465. .• -^miy-"
HIETANEN, S. (1991) The Role of FlocculatJon in Chemical Pulp Refining; Doctoral Dissertation, Helsinki University, 118 pp. " |
HIETANEN, S. (2000) Wood Free Base Paper, in Pigment Coatiriği-'ançt Surface Sizing of Paper, Edited by Esa Lehtinen, Printed byGünimerus Printing, Jyvâskylâ, Finland. P. 47-58. •••'•.'i^.R?-.-
HOWE, B.I. and J.C. COSGROVE (1970) Pickup and Press Section^in Pulp and Paper Manufarture, Volume m, Macdonald Editor, Me'Graw !Hlll Book Comp., New York, 655 pp.
HUGGENBERGER, L, M. ARNOLD, H.H. KOSTER (2000) Ground Calcium Carbonate, in Pigment Coating and Surface Sizing of Paper, Editored by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Jyvâskylâ, Finland. P; 95-105.
HULKKA, V.M. and Y. DENG (1999) Effect of Water-Soluble Inorganic Salts and Organic Materials on Performance of Different Polymer Retention Aids, Tappi Journal, 25, 11, 378-383.
HUMISTON, C.G. (1955) Deterioration of Coatings Sizes and Adhesrves in Microbiology of Pulp and Paper, TAPPI Monograph Series No : 15, pp. 157-168.
HUNKE, S. (1972) Avrupa'nın Üzerine Doğan islam Güneşi, Bedir Yayınevi, İstanbul.
HUŞ, S. (1969) Orman Mahsulleri Kimyası, İ.Ü. Orman Fakültesi Yayın No; 150, 195 s.
HUTCHINSON, O.F. and C.L. PEARSON (1975) Animal Glues and Gelatins in Protein Binders in Paper and Paperboard Coating, TAPPI Monograph No: 36.
İBNİ HALDUN (1377) Mukaddime, Cilt II, Milli Eğitim Basıevl, 1970, Ankara. IMPPOLA, O. (2000) Precipitated Calcium Carbonate-PCC, in Pigment
437
Coating and Surface Sizing of Paper, Edited by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Tyvaskylâ, Finland, p.141-151.
INGRAHAM, H.G. and E.E. FORSUND (1970) Auxiliary Apparatus and Operations Preliminary to Paper Machine, in Pulp and Paper Manufacture, Volume III, Macdonatd Editor, Mc Graw Hill Book Comp., New York, 655 pp.
JEPSON, W.B. (1984) Kaolins: Their Properties and Uses, Phil. Trans. R. Soc. London, A 311, p. 411-432.
JEYASINGAM, T. (1980) Notes of Lectures and Discussions on Pulp and Paper Mills Operation Problems for Supervisory Personnel and Technicians, SEKA, TURKEY.
JEZERC, R.C. and G.P. COLGAN (1975) Polyvinyl Alcohol, In Synthetic Binders in Paper Coabng, TAPPI Monograph No: 37.
3LINN, R J . (1985) Energy Concern Persist, Tappl, Vol.: 68, No: 12, p. 10-11.
JUSTUS, E J . and D.C. CRONIN (1981) Development of the Extended Nip Press, TAPPI, Vol.: 64, No: 12, p.35.
JAUSSAUD,B. and P. VALLETTE (1974) Papiers et Cartons Couches,Theorie et Pratique, Cenbe Teohnlque de Papier et Carton, France 265 pp.
KAĞITÇI, M .A, (1977) Kağıdın Gelişimi, Eczacıbaşı Dergisi, Sayı: 4, Ekim, s. 6-11.
KALLMES, O.J. and B.A. THORP (1983) New Redlspersion System Improves Formation on the Fourdrinler, Tappl Journal, Vol.: 66, No:12, p. 54-57.
KARIKAIRAMO (1980) Energy Economy, Finland Show the Way, PPI, July 1980, p. 60.
KAULAKIS, F. (1965) The Consolidated Coating Process, in Pigmented Coabng Processes, TAPPI Monograph No: 28, 219 pp.
KEARNEY, R.L., (1990) Starch Binders in Coatings, Tappl Seminar Notes, Blade Coating, Tappl Press, 169-176, Atlanta.
KENNEDY, W.H. and P.E. WRIST (1962) The Fourdrinler Paper Machine, in Pulp and Paper Science and Technology, C.E. Ubby Editor, Vol.: n, Mc Graw Hill, 414 pp.
KENTSBEER (1965) Beabng Machinery, In Stuff Preparation For Paper and Paperboard Making, F.M. Bolam Editor, Pergamon Press. Oxford, 248pp.
KEREKES, R J . (1981) Equations for Calculab'ng Headbox Jet Contraction and Angle of Outflow, TAPPI, Vol.: 64, No: 1, p. 95.
KİLPELAÎNEN, R., S. TAİPALE, A. MARİN, P. KOİTELAİNEN and S. METSARANTA (2000) Forming Fabric, in Papermaklng I., Stock Preparation and Wet End Edited by Hannu Paulapuro, Printed by Gummerus Printing, Jyvâskylâ, Finland. P. 253-284.
KINCANNON, W.O. and S.H. WATKINS (1971) Sizing With Alkylketen Dimers, in Internal Sizing of Paper and Paperboard, TAPPI, Monograph No: 33, p.127,193 pp.
KIRK, T.K. (1980) Fungal Decolorization of Kraft Bleach Plant Effluents,
438
TAPPI, Vol.: 63, No: 10, p. 103. KLASS, C P . (1991) Surface Sizing, in Paper Machine Operations Edited
M. J. Kocurek, Tappl, Atlanta, p. 693. KLINE, J.E. (1982) A Pulp and Paper Book, 174 pp., M. Frener, Publicatior
inc. San Fransisco, 174 pp. KNUTS,K., K. EBELING, J.E. LAINE, M. PEURA (1982) The Influence of W.
Forming Factors In the Impingement Area on "The Quality of ' Rotogravure Paper, Paper! Ja Puu, No: 3, p. 519.
KONUKCU, M. (1998) Statistical Profile of Turkish Forestry, T.R. Prir Ministry, State Planning Organization, p. 43.
KUMLER, R.W. (1971) Testing Paper and Board for Sizing, In Internal Slzli of Paper and Paperboard, TAPPI Nonograph No. 33, p. 97 ,193 pp.
LAINEJ. (1980) Manufacture of Precipitated Calcium Carbonate, Paper) Puu, No: 1 1 , p. 725.
LEE, D. (2000) Latex, in Pigment Coating and Surface Sizing of Paper Edlb by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyia, Finland, 196-217.
LEHTINEN, E. (2000) Coating Pigments-General, In Pigment Coating ai Surface Sizing of Paper, Edited by Esa Lehtinen, Printed by Gummer Printing, Jyvaskyta, Finland, p.61-67.
LEVLIN, J .E. (1982) On The Suitability of the Mc Jtett Classifier for the Fib Length aassificabon of Pulps, Paper! Ja Puu, No: 4, P. 213.
UKJTALO, M. (2000) Talc, In Pigment Coating and Surface Sizing of Pap Edited by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyt Finland, p.106-119.
LINDBERG, N J . (2000) History of Papermaklng, In Papermaklng Part Stock Preparation and Wet End edited by Hannu Paulapuro, Printed I Gummerus Printing, Jyvaskyla, Finland, p. 57-71.
LINKE, W.F. (1962) Polyacrilamide as a Stock Additive, TAPPI, Vol.: 4 No:4, p. 326.
LINKE, W.F. (1968) Retention and Bonding of Synthetic Dry Strength Reslr TAPPI, Vol.: 51, No: 11, p. 59 A.
UPS, H.A. (1962) Coloring of Paper, in Pulp and Paper Technology, C. Ubby Editor, Vol.: II, Paper, Mc. Graw Hill Book Comp. N.Y., Londo 415 pp. i\
UTSON, D.D., D.S. GRIEG, M.E. STONEBREAKER (1963) Insolubllizers, Paper Coating Additives, TAPPI Monograph No: 25.
LORENZINI, E.M. (1971) Internal Sizing With Asfalt Emulsions,
t
439
MAC GREGOR, M.A. (1983) Practical Effect of Sheet Stratification Caused by Wet Pressing, TAPPI Journal, Vol.:66, No: 7, p. 65.
MAC GOVERN J.N, R.L JEANNE, MJ EFLAN (1988) The Nature of Wasp Nest Paper, TAPPI Journal, December, p. 133-139.
MAK3NEN, M. (2000) Coating Color Preparation, In Pigment Coating and Surface Sizing of Paper Edited by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyla, Finland, p. 318-387.
MARSHALL, J .NJr . (1973) TAPPI Home Study Course, Introduction to Papermaklng Technology, 8 Cassets.
MARTIN, R.B. (1955) Microbiology of Fresh Water, in Microbiology of Pulp and Paper, TAPPI Monograph Series No :15. pp. 55-74.
MARTON, R., T.E. AMIDON, sfe COEPPICUS (1976) Origine of Some Problems in Whole Tree Pulping, TAPPI, Vol.: 59, No:12, p. 107-112.
MARTON, R., S. GRARZOW, E. CLAUDIO (1982) Effect of Beating on Wet Web Properties, TAPPI, No: 11, p. 99.
MC GINNIS, W J . (1984) Titanium Dioxide Pigments, In Pigments for Paper Edited by R.W. Hagemeyer, Tappl Press, Atlanta, p. 292.
MC GOVERN (1982) Fiber Used In Early Writing Papers, TAPPI, Vol.: 65, No:12, P. 57.
MC KENZIE, A.W. (1968) The Retention of Wet End Additives, APPITA, Voi.:21, No: 4, p. 104.
MERC3ER, J . , CAMPAGNOLA, GARNACNE, F. WABLE (1968) Contribution a I'Etude du Raffinage des Pates de Feuillus, ATIP, Vol.: 22, No: 1, p.23
MEVN, S. and P. SIMONSON, (1999) Tappl Journal, 82, 4, 78-84. MISRA, D.K. (1975) Industrial Experiences and Problems Involved In Stock
Preparation and Papermaklng Utilizing Non-Wood Fibrous Materials, Progress Report No: 6, TAPPI.
MOLLER, K. and G. ELMQUIST (1980) Head Losses In Pipe Bends and Fittings, TAPPI, Vol.63, No: 3.
MORROS, H., P. SENNET, R J . DREXEL (1965) Delaminated Clays- Physcal Properties and paper Coating Properties, Tappl Journal, Vol.48, No: 12, 92-99p
MURRAY, H.H. (1984) "Clay" Pigments for Paper, Tappl Pres, p. 95-143. MURRAY, S.G. (1996) Dyes and Fluorescent Whitening Agents for Paper, In
Paper Chemistry, Edited by J.C. Roberts. NASSER, Y.Z. (1971) Sur i'Aptltude Papetiere de la Pallle de Riz dlran,
EpurarJon Biologlque dee Eaux Reslduaires de Cuisson, These de Docteur ingenleur, EFP, GRENOBLE. 177 pp.
NELSON, J.R. and R.F. DELONG (1963) Preservatives, in Paper Coating Additives, TAPPI Monograph No: 25,155 pp.
NEOGI, A.N. and J.R. JENSEN (1980) Wet Strength Improvement Via Fiber Surface Modification, TAPPI, Vol.: 63, No: 8, p. 86.
NORDMAN, L, J .E. LB/UN, T. MAKKONEN, H. JOKISALO (1981) Conditions In an L.C. Refiner as Observed by Physical Measurments, Paper! Ja Puu.
440
NOVELL, M., K. JOHANSSON, M. PERSSON (1999), Retention and Drainage, In Papermaklng Chemistry edited by Leo Neimo, Finland, pp 43-81.
NQftMAN, B. (2000) Webformlng, in Papermaklng I, Stock Preparation and Wet End, Edited by Hannu Paulapuro, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyla, Finland, p. 193-250.
NQvlPRO (1974) The Laser Zeta Meter, Brochure Technique. NUi*MINEN, H., J.E. LAINE, M. PEURA, M. SAARISTA, K. KNUTS (1982) The
Influence of the Change Prom the Conventional to the High Turbulance Headbox on the Properties of S.C. Rotogravure Paper, Paperi Ja Puu, No: 8, p. 465.
OLSON, R.A. and D.T. HOELDERLE (1975) Isolated Soya Protein Binders for Paper and Paperboard Coating, In Protein Binders In Paper and Paperboard Coating, TAPPI Monograph No: 36.
PANCHAPAKESAN, B. (1992), Pulp Paper International, Vol.66, p.57. PAl*KER J.D (1972) The Sheet Pormlng Process .TAPPI STAP, No: 9,104 pp. PA5COE, T.A. (1965) Size Press and Calender Treatment, In Pigmented.
Coating Processes, TAPPI Monograph No:28, 219 pp. PAULAPURO, H. (2000) Wet Pressing, in Papermaklng L, Stock Preparation
and Wet End, Edited by Hannu Paulapuro, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyla, Finland, p. 285-340.
PE#OL, J. (1974) Une Nouvelte Conception de la Fabrication du Papier, SYM DRAIN, ATIP .Vol.: 28, No: 9, p. 433.
PSRRY, H J . (1963) Chemical Engineers' Handbook, Mc. Graw Hill, New York, London.
PSRSSON, R. and K. JANZ (1997) Assessment and Monitoring of Forest and Tree Resources, Proceedings of the XI. World Forestry Congress 13-22 October 1997, Antalya, Vol . : l . , p.17.
POLVERARI, M., L. ALLEN, B. SITHOLE (2001) Effect of System Closure on Retention and Drainage Aid Performance in TMP Newsprint Manufacture Part n, Tappl Journal, 84, 3.
PORTER, R.B. (1963) Lubricants, In Paper Coating Additives, TAPPI Monograph No: 25, p. 14-23,155 pp.
PORTER, R.B. (1971) Special Sizes, in Internal Sizing of Paper and Paperboard, TAPPI Nonograph No:33, p. 127,193 pp. < Ot;
PYLKKO, J. (2000) Mechanical Base Paper, In Pigment Coating and Surface Sizing of Paper, Edited by Esa Lehtinen, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskyla, Finland, p. 28-45.
RANNEY, J.W., R.D. PERLACK, J . L TRIMBLE, C.L WRIGHT (1985) Specialized Hardwood Crops for Energy and Fiber: Status, Impact, and Need. Tappi, Vol.: 68, No:12, p. 36-41. • -
RgESE, A.R. (1983) Anticipating Press Felt Performance Problems;TAPPI, Vol.: 66, No: 10, p. I l l . ' ' I ' v v ? ' ,
RgESE, A.R. (1984) How Important Is Sheet Newel After Press hlps'/TeippI Journal, Vol.: 67, N q : l l , p. 130-131. " ' i / . X
RgESE, A.R. (1991) Hydraulic Headboxes, in Papermachlne Operations
441
Edited by M J. Kocurek, Tappl Publication, 117-139 p. REESE, A.R. (1991) Pressing Operations, Paper Machine Operations, Edited
by Michael 3. Kocurek, Tappl Publications, Atlanta, p. 260-281. RELTON, R., L.H. ALLEN, , M.H. NUERGT (1980) Survey of Potential
Retention Aids for Newsprint Manufacture, Pulp and Paper, Canada, 81 ,1 .
RENGEL, G.L and R.O. YOUNG (1971) Internal Sizing with Fluoro Chemicals for Oil Resistance, In Internal Sizing of Paper and Paperboard, TAPPI Monograph No: 33, p, 170,193 pp.
RICHARDSON, CA . (1965) Trailing Blade of Publication Grades in Pigmented Coating Processes, TAPPI Monograph No:28,219pp.
ROBBI, E. (1974) Une Nouvelle Méthode de Formation de la Feuille: Le Papriformer, ATIP, Vol.: 28, No: 9, p. 449.
ROBERT, A. (1968) Chimie PapetJère, Notes des Coure, EFP, Grenoble. ROBERT, P. (1976) Dictionnaire de la Langue Française, par Paul Robert,
S.N.L Paris. ROBERTS, J.C. (1996) Paper Chemistry, Third Edition, Blackle Academic and
Professional, Glaskow. ROBINSON, I S . and PJ. TOMPSON (1963) Dispersants, in Paper Coating
Additives, TAPPI Monograph No: 25, p.41,151 pp. ROLANDER, LA . (1991) The Foundation for Accurate Dilution Control. TAPPI
Journal, March, p.97-107. ROOT, E.M. (1962) Stock Preparation, in Pulp and Paper Science and
Technology, Vol.: n, C E . Ubby Edltor, Me Graw Hill Book Comp. New York, 415 pp.
ROSSELET, J.C. ( 1972 ) Epuration par Appareils Dynamnlques, Journée de Recyclage, EFP, Grenoble.
RYDHOLM, A.S. (1965) Pulping Processes, Interscience Publishers, London, 1220 pp.
SASSAMAN, S.J. (1981) Double Felted Pressing Permits Prolonged. Producbvity, TAPPI, Vol.: 64, No: 7, p. 63.
SCAN TEST: Scandinavian Pulp, Paper and Board Commltee, s. 1486, Stockholm, Sweden.
SCHAAN, J. (1968) Raffinage Avec Rafflneurs à Disques à Faible et Haute ConcentraUon, ATIP, Vol.: 22, No: 1, p. 55.
SCHAAN, J. (1974) Installations de Raffinage Pour la Fabrication du Papier Kraft, ATIP, Vol.: 28, No: 7, p. 357.
SCHWALBE, H.C. (1970) Nonfibrous Material, In Pulp and Paper Manufacture, Vol.: III, R.G. Macdonald Edltor, Me Graw Hill Book Comp., New York, p. 19-102,655 pp.
SEYHAN, İ. (1972) Kaolin, Bentonit, Kil ve Tuğla-KIremlt Topraklan Jeolojisi, MTA Yayınlan, Eğitim Serisi, No:13, 52 s., Ankara.
SGN (1974) Traitement des Effluents, Brouchure Technique, Division Environment, Courbevoie- France.
SILVY, J. (1967) Essais Physiques des Petes, Normes et Méthodes de
442
Mesures, Tome: II, Laboratoire de.PhysIque, EFP, Grenoble SILVY, J . , G. ROMATIER, R. CHIODI (1968) Méthodes Pratiques de Contn
du Raffinage, ATIP, Vol.: 22, No: l , p.31-53. SORTWEL, E.T. (1972) Wet End Chemistry of the Papermachlne, Par*
Technology, February, p. 41. SÔDESTROM (1981) Paperl Ja Puu, No: 2, p. 62. SPENCER, H.S., N.M.G. TUCK, R.W. GORDON (1970) Beating and Reflnlnt
in Pulp and Paper Manufacture, Vol.: I l l , R.G. Macdonald Editor, K Graw Hill Book Comp. New York, p. 131, 655pp.
STENIUS, P. (2000) Macromolecular Surface and colloid Chemistry, In Fore Products Chemistry by Per Stenlus, Tappl and Flnnlshlng Papt Engineers Assocation, p.172-276.
STEPHANSEN, E. (1968) Contribution a I' Etiude du Méchanlsme d Raffinage, ATIP, Vol.: 22, No: 1, p. 1.
STEVENS, W.V. (1992) Refining, in Stock Preparation Edited by R.V Hagemeyer, by Published TAPPI and CPPA, p. 314.
STINCHFIELD, J.C. and W.K. THORNDIKE (1965) Air Doctor Coater, I Pigmented Coating Processes, TAPPI Monograph No: 28, p. 46-6! 219pp.
STOVALL, J.H., D.H. BERRY, D.R. MAYFIELD, A.M. KJNGHORN, R. BOUTO (1980) Considerations in Selecting a New Mill Site, TAPPI, Vol.: 63, N> 8, p. 63.
STRAUSS, W.R. (1970) Papermaking Machines: The Fourdrinler, In Pulp ar Paper Manufacture, R.G. Macdonald Editor, Vol.: I l l , Mc Graw Hill Bbt Comp. New York, p. 245-295,655 pp.
SUNDHOLM, P. (2000) Mill Operations In Production of Main Paper ar Board Grades, In Papermaking Part 1., Stock Preparation and Wet Er Editor by Hannu Paulapuro, p. 12-55.
SWANSON, J.W., W.K. RALPH, G.M. ROBERT (1971) The Process of Sizln in Internal Sizing of Paper and Paperboard., TAPPI, Monograph No:3 p.54,193 pp.
TAPPI (1979) Official Test Methods and Provisional Test Methods , Technic Association of the Pulp and Paper Industry, 1, Dunwoody Park, Atiant Georgia, USA
TASMAN, J.E. (1969) Analysis and Testing, in Pulp and Paper Manufactur Vol.: II, R.G. Maodonald Editor, Me Grav Hill Book Comp, New Yor p.133-187, 542 pp.
THORP, B.A. (1991) Papermaking Operation, Third Edition, Tappl Pre Atlante.
URICH, J.M. and FISHER, B.D. (1976) Factors Affecting the Use of Chemlc Drainage Aids, Tappl Journal, 59,10,78-81.
VAPPULA, R., J. T i i l iKKA and P. SLATER (2000) Près Fabric, Papermaking Part 1, Stock Preparation and Wet End edited by Ham Paulapuro, Printed by Gummerus Printing, Jyvaskylâ, Finland, p. 34 381. f
VILARS, J. et al. (1963) Cours de Technique Papetiére, Imprimei
443
Bondprint, Paris, 153 pp. VILARS, J. (1978) Cours de Formation Papetiere, Papier, Realise et Edite par
Le Centre Technique du Papier-Grenoble, 151 pp. WAHLSTRÖM, B.P. (1962) Pressing, in Pulp and Paper Science and
Technology, edited by C.E. Ubby, Volume II, Paper, Mc Graw Hill Book Comp., New York, London, p. 228-238,415 pp.
WAHLSTRÖM, B.P. (1970) Paper Machine Forming Section, In Handbook of Pulp and Paper Technology, K.W. Britt Bditor, Van Nostrand Reinhold Comp., New York, p. 383-400,723 pp.
WAHLSTRÖM, B.P. (1981) Opportunities in Pressing, Part 1, TAPPI, Vol.:64, No: 1, p. 75; Parti», TAPPI, Vol.: 64 , No: 12, p. 35.
WALLER, H.M. (1987) Recent Development in Headboxes, Tappi Journal 70(1): p. 33-42.
WATKINS, S.H. (1971) Rosin and Rosin Size Preparation and Properties in International Sizing of Paper and Paperboard, TAPPI Monograph No.33, p.5-35, 193pp.
WEISE, U„ TERHO, J . , PAULAPURO, H. (2000) Stock and Water Systems of the Paper Machine, in Papermaklng Part 1., Edited by Hannu Paulapuro, p. 125-190.
WEUJVER Jr. W.E. (1965) Gravüre Coater, in Pigmented Coating Processes, TAPPI Monograph No: 28, p. 33-39, 219 pp.
WHELFTON, C G . (1965) The Champion Machine Coating Processes, in Pigmented Coating Processes, TAPPI Monograph No: 28
WILKINSON, J J. (1980) Advantages of Double, Felted Presses Carcano SPA, Italy.
XUAN, N.N., V. VENKATESH, J.S. GRATZL, V.T. Mc KENN (1978) The Washing of Soda Oxygene pulp, Tappi, Voi:61, No:8, p.53-56.
444
