MAKALELER / SELÜLOZUN YAPISI - hammaddeler ansiklopedisi
SELÜLOZ(KAĞIT HAMMADDESİ)
Selüloz (C6H10O5), bitkilerde hücre yapısının büyük bir bölümünü oluşturan kâğıt, yapay ipek ve patlayıcı maddelerin yapımında kullanılan bir karbonhidrat.
Selüloz bitkinin sert ve kuvvetli olmasını sağlar, otçul hayvanlar selülozu sindirebilirler bunun nedeni ise bağırsaklarında yaşayan simbiyot bakterileri, protozoa türleri ve odun yiyen bazı böcek türlerinin salgıladıkları selülaz enzimidir. Selüloz sanayide cmc adıyla seramik yapımında, boya üretiminde üstün flim yapıcılığı sayesinde ekonomik oluşuylada tercihen kullanılmaktadır.
ORGANİKLE İLGİSİ:
En çok bitkilerde bulunan bir polisakkarit. Bitki hücrelerinin zarları selülozdan ibarettir. Keten, kenevir, mürver özü, pamuk, eski çamaşırlar, oldukça saf selülozdur. Ağaçlarda selüloz linyit maddesiyle karışık bir halde bulunur, özellikle pamuk ve odundan, içindeki yabancı maddeler temizlenmek suretiyle elde edilir. Beyaz renkte, kokusuz, tatsız bir maddedir. Karbondioksit ve su buharı çıkarmak suretiyle yanar, geriye kömür bırakır.Selüloz, sanayide, kâğıt yapımında, nitro selüloz ve ürünlerini hazırlamakta, yapma ipek yapımında kullanılır.
Kara bitkilerindeki hücre çeperlerinin esas maddesi. Pamuk ipliklerinin % 90’dan fazlası, odunun kabaca % 50’si, samanın % 30’u selülozdur. Bâzı plâstik ve kumaşların üretiminde de kullanılmakla berâber, selülozun en büyük kullanma sahası kâğıt sanâyiidir.
Yapısı: Selülozun yapılan analizinde % 44 karbon, % 6,2 hidrojen ve % 49 oksijen ihtivâ ettiği görülür. Bu bileşim C6H10O5 bileşimine karşılık gelir. Saf selüloz hidroliz edildiğinde takribi % 95 verimle D-glikoza (C6H12O6) dönüşür. Bu ve benzeri çalışmalardan selülozun yapı biriminin bir anhidro-glikoza karşılık olduğu görülür. Yâni selülozun yapı taşı, bir D-glikoz molekülünün bir su molekülü eksiğine karşılıktır. Bu anhidro-glikoz birimleri, defâlarca tekrarlanarak bir zincir molekül meydana getirirler. Bu birimlerin tekrarlanma sayısı, odunda 600’den 1000’e, pamuk ipliklerinde ise 3500’e kadar değer alır. Her bir anhidro-glikoz biriminin üç tâne hidroksil (OH) grubu vardır. Bu gruplar ticârî değeri olan ürünlerin (selüloz nitrat, selüloz asetat ve etil selüloz gibi) türetilmesine imkân sağlar.
Fiziksel ve kimyâsal özellikleri: Selüloz su ve benzen, alkol, aseton, kloroform gibi organik çözücülerde çözünmez. Odun selülozunun % 85’i, % 75,5’lik sodyum hidroksit çözeltisinde çözülmez. Buna keyfî olarak “alfa selüloz” ismi verilmiş olup, bu kısım rejenere selüloz ve çeşitli selüloz türevlerinin üretiminde geniş çapta kullanılır. Selülozun seyreltik sodyum hidroksitle muamelesinden merserize pamuk elde edilir.
Selüloz, schweitzer çözeltisi adı verilen, bakır-II-hidroksit ve derişik amonyum hidroksit karışımında çözünür. Çözelti, ince deliklerden bir asit banyosundan geçirildiğinde rejenere selüloz elde edilir. Rejenere selüloz piyâsada viskoz rayonu ismini alır.
Selüloz türevleri:
Etil selüloz: Selülozun bir eter türevi olup, selüloz liflerinin sodyum hidroksit ve etil klorürle muâmelesinden elde edilir. Etil selüloz plâstikleri, geniş bir sıcaklık aralığına karşı dayanıklılık gösterir. Kezâ bu plâstiklerin suya, kuvvetli bazlara, yağlara karşı dayanıklılığı fazla olup, yüzeyleri de parlaktır. Bâzı otomobil aksamlarında ve ambalajlamada kullanılırlar.
Selüloz asetat: Selülozdan elde edilen termoplastik bir reçinedir. Selüloz asetat, 60-97°C arasında yumuşayan, 260°C’de eriyen kokusuz, beyaz renkli bir toz veya lapa şeklindedir. Odun veya pamuk selülozunun sülfürik asit mevcudiyetinde, asetik asit ve asetik anhidritle muâmelesinden elde edilir. Meydana gelen ürün kısmen hidroliz edilir. Son halde selülozdaki her bir glikoz birimi ortalama 2-2,5 asetat grubu ihtivâ eder. Selüloz asetat; reçineli verniklerin, sun’î deri, piyâsada asetat ismi verilen şeffaf kâğıtların ve bâzı plâstiklerin üretiminde ve muhâfaza kaplamacılığında kullanılır. Selüloz asetat bir plâstik olarak kullanılacağında, plâstikleştiricilerle ve boyar maddelerle birleştirilir. Bu plâstikler oldukça sağlam olup, kolay alev almazlar. Oyuncaklarda, çatal, bıçak, âlet saplarında, radyo vb. âletlerde kullanılır.
Selüloz asetat lifleri ipeğe benzeyen, sağlam, kolay boyanan ve giyimi iyi olan ürünlerin imâlâtında kullanılır. Bu lifler, selüloz asetatın asetondaki çözeltisini ince yarıklardan, bir sıcak hava akımında geçirilmesiyle elde edilir. Böylece aseton buharlaşarak lifleri terkeder. Selüloz asetat filmi elde edileceği zaman, çözelti bir tabaka hâlinde yaydırılır. Çözücü uçtuğunda geriye selüloz asetat filmi kalır. Selüloz asetat filmleri de, fotoğraf filmlerinde, ses kayıtları için manyetik teyplerde, paketlemede vs. kullanılır.
Selüloz Nitrat: Selülozun nitrat asidiyle reaksiyonundan meydana gelen yanabilen bir madde. Nitro selüloz olarak da bilinir. Patlayıcı maddelerde ve koruyucu filmlerde kullanılır.
Selüloz nitrat, imâlâtında, pamuk iplikleri veya yumuşak odun selülozu, nitrat asidi, sulfat asidi ve sudan ibâret bir karışıma katılır. Birkaç dakika sonra artık asit santrifüjle alınır, selüloz nitrat kaynar suda 24 saat kadar bekletilerek kalan asidin de giderilmesi sağlanır. En sonunda alkolle hafifçe yıkanır.
Başlıca kâğıt hamuru (selüloz) üretim yöntemleri
Mekanik hamur
Genellikle meşe gibi bazı yapraklı ağaçların dışında ağaçlar 1-1,5 m boylarda kesilerek, gerekiyorsa nemlendirildikten sonra, taşlı liflendirici denilen bir makinada liflerine ayrılarak lif su karışımı süspansiyonu elde edilir. Kirlilik yaratacak maddeleri ve büyük kıymıkları ayırmak için muhtelif eleklerden geçirildikten sonra, kâğıt makinası hamur hazırlama kısmına veya kesafeti arttırılarak özel havuzlarda depolanır.
Tomrukların makinaya verildiği bölmelerine göre, zinciri veya pistonlu olarak ayrılabilir. Pistonlular ise kendi içinde tek cepli ve çok cepli gibi tasarımları mevcut. Tomruk, basınç uygulanarak dönen bir taşa bastırılır, yaklaşık 1,5 m çapı olan taş suni taştır.
İşlem çok basit olmakla beraber, çıkan hamurun kalitesini kontrol altında tutma zorluğu, işlemin en büyük dezavantajını teşkil etmektedir. Bir ton mekanik hamur üretebilmek için 2,33 m³ kabuğu soyulmuş oduna (verim %98), 10-15 m³ temiz suya ve 800-1500 kWh elektrik enerjisine ihtiyaç vardır. Ayrıca bu hamurla her tür kağıdı üretmek mümkün değildir. Daha çok rengin ve fiziksel direncin daha az önemli olduğu ve hacimliliğin önemli olduğu kâğıt türlerinin yapımında kullanılmaktadır.
Rafinör mekanik hamuru
Bu yöntemde de kimyasal madde kullanılmaz, ağaç yongaları diskli rafinörlerde liflerine ayırarak, hamur üretimi yapılmaktadır. Odun, ya tomruk halinde fabrikaya gelmekte ve yongalanmakta veya yongalanmış veya kereste fabrikalarının talaşı olarak gelmekte ve rafinörlere verilmekte.
Hamurun kalitesi taş mekanik hamurdan daha iyi (% 50-% 100) olmakla beraber bu üstünlük % 50 daha fazla elektrik enerjisi harcanarak sağlanır (ton başına 1200-2200 kWh). Buna karşılık, testere talaşı gibi çok daha ucuz odun hammaddesi kullanılabilmektedir.
Termomekanik hamur
Rafinör mekanik hamur usulünden farklı olarak odun yongalarının rafinöre girmeden önce buharla ön işlem uygulayarak yumuşatılmasıdır. Bundan dolayı liflendirme işleminde lifler daha az hasar görerek daha iyi nitelikte bir hamur elde edilebilir.
Kimyasal hamur (selüloz)
Yarı kimyasal hamur üretim yöntemleri olmakla bereber birçok kimyasal hamur üretim yöntemi bulunmaktadır. Bunlardan en yaygın olarak kullanılan sülfat (kraft) yöntemidir.
Sülfat işleminde hazırlanan her türlü yonga esas olarak alkali ve sodyum sülfit çözeltisi içerisinde 160-170°C'de 2-3 saat pişirilir.
Çözelti tekrar kullanılmak üzere kurulan geri kazanma üniteleri ile geri kazanılır. İşlem güçlü hamur üretimi için uygun ise de yeterli teknoloji seviyesinde olmayan ve kimyasal madde tedarikinde güçlükleri bulunan memleketlerde problemler çıkarmaktadır.
Gazete kâğıtları % 100 oranında mekanik rafinör, termomekanik veya kimyasal termomekanik hamurdan yapılabilirse de çeşitli bakımlardan bir miktar (% 10-20 civarında) sülfat prosesi ile imal edilmiş selüloz katılması uygun görülmektedir. Dergi kâğıtlarında mekanik hamur % 60 - % 100 oranında kullanılmaktadır. Kaliteli baskı kâğıtları ise % 100 kimyasal hamurdan imal edilmektedir (I hamur). Oluklu mukavva ve çimento torba kâğıtlarında genellikle mukavemeti yüksek sülfat hamur kullanılmaktadır.
Önceki kısımlarda bahsedilen hammaddelerden, anlatılan metodlarla elde edilen kâğıt hamuru (selüloz), hamur hazırlama bölümünde işlem gördükten sonra dolgu, boyar vb. katkı maddeleri ilave edildikten sonra kâğıt makinasına verilmektedir. Kağıt makinasına ço düşük kesafette (yaklaşık %1-1,5) verilen hamur çeşitli kademelerden geçerek suyu uzaklaştırılır, bunlar şekillendirme, presleme, kurutma ve gerekirse yüzey basınça düzgünleştirme veya kaplama aşamalarıdır. Üretilen kâğıt makinenin genişliğinde olan bir tampon adı verlen ruloya sarılır. Bu kâğıt kesilerek bobin veya tabaka haline getirilir ve kullanıma sunulur.
Kâğıt çeşitleri
Hayatın her safhasında çok çeşitli maksatlarla kullanılan kâğıt, ağırlığına (gramajına), kullanılan hamurun cinsine, dolayısıyla yırtılma ve patlama mukavemetine ve buna benzer diğer özelliklerine göre çeşitli sınıflara ayrılabilir. Fakat genel hatları ile şu şekilde tasnif etmek mümkündür:
1. Yazı tabı kâğıtları (1, 2 ve 3. hamur kâğıtlar, ofset kâğıdı, aydınger kâğıdı vb.),
2. Sargılık kâğıtlar,
3. Kraft torba veya çimento torba kâğıdı,
4. Temizlik kâğıtları ve hijyenik kâğıtlar, tuvalet kağıdı,
5. İnce özel kâğıtlar (sigara kâğıdı vb.),
6. Oluklu mukavva kâğıtları (kraft yüzey kağıdı, atık kâğıt yüzey kağıdı, oluklu katı kağıdı),
7. Kartonlar.
Bir başka sınıflandırma ise:
1. Kültürel kâğıtlar,
2. Endüstriyel kâğıtlar şeklinde olabilir.
Kağıdın ham maddesi
Kâğıdın ana hammaddesi odundur. Kâğıtlık odun, mobilya vs. üretiminde kullanılan odundan düşük, yakacak olarak kullanılan odundan daha yüksek kalite seviyesindedir. Bu odun da, ya iğne yapraklı (çam vb. yumuşak) ağaçlardan veya yapraklı (meşe vb. sert) ağaçlardan elde edilir.
Aslında memleketin orman kaynaklarının tüketiminde kâğıt sanayii, orman ürünleri sanayii ve yakacaktan sonra üçüncü sırayı işgal etmekle beraber, ormanın yetişmesinin çok zaman alması dikkate alınırsa, sadece kâğıt sanayi bile, ormancılığa gereken önem verilmezse, bir memleketin orman kaynaklarını kısa zamanda tüketebilecektir. Bundan dolayı bütün dünyada kâğıt sanayii, odun dışındaki kaynaklara her geçen gün daha süratle yönelmektedir. Bunlar arasında yıllık bitkiler olarak bilinen saman, kamış, kendir-kenevir ile tütün, ayçiçeği vb. bitkilerin sapları sayılabilir. Çok çeşitli olan bu bitkiler arasından şimdiye kadar sadece saman, kamış ve kendir ekonomik kullanım seviyesine erişebilmişlerdir. Genellikle diğerlerinin toplanması ve stoklanması ekonomik gözükmemektedir.
Kâğıtların geri dönüşümü
Diğer önemli bir hammadde eski kâğıttır. Eski ve atık kâğıtlar, ucuz bir hammadde olarak görünmekteyse de kullanılan baskı mürekkebi ve kağıdın yapısına bağlı olarak mürekkep çıkarma işlemi, özellikle yazı tabı kâğıtları yapımında en önemli problemi teşkil etmektedir. Bu kabil eski kâğıttan, mürekkebi çıkarılmadan, halen yaygın şekilde kullanılan gri karton üretimi yapılmaktadır....
Yardımcı hammaddeler
Bunlar dolgu maddeleri, boya maddeler ve kağıdı yapıştırıcı maddeler olarak üç bölümde mütalaa edilebilir:
Dolgu maddeleri, liflerden meydana gelen ve girintili çıkıntılı bir durumda olan kâğıt yüzeyine lifler arasındaki boşlukları doldurarak, daha düzgün bir şekil vermek maksadıyla kullanılır. Bunun yanında mürekkebin dağılmasını önleyerek, daha iyi emilmesini sağlar. Kağıdın parlaklığını arttırır. Kağıdın yumuşaklığını da olumlu yönde etkiler.
Diğer yandan lifler arası bağlantıyı zayıflattıklarından kağıdın kopma, yırtılma, çift katlama ve patlama direncini zayıflatırlar. Kağıt makinasına hamur verilirken, eleğin üzerinden akan hamurun üst tarafında daha çok tutunduklarından, kâğıtta iki yüzlülük meydana getirebilirler. Kağıdın yapışmasına menfi tesirleri vardır. Kağıt üzerinde zayıf tutunmaları halinde silme sırasında leke ve kirlenmeye, yıpranmaya sebeb olurlar.
Fazla oranda kullanılmaları işletmeci açısından kağıdın maliyetini düşürücü bir unsur olarak görülebilirse de, sayılan mahzurları da dikkate alınarak ancak belirli bir oranda dolgu maddesi kâğıt hamuruna ilave olunabilir.
Baryum sülfat, kalsiyum sülfat (CaSO4) vb. dolgu maddeleri içinde daha çok yaygın olarak kaolen (bir çeşit kil) kullanılmaktadır.
Kağıda istenen rengin verilebilmesi için yeterli miktarda boyar madde (sentetik boyalar veya pigmentler) kullanılır.
Çeşitli kâğıtların (özellikle baskı, para ve harita kâğıtları gibi) su ve mürekkep gibi sıvı maddelere karşı dayanıklı olmaları istenir. Bu maksatla kağıdın iç yapıştırmasını sağlamak için kâğıt hamuruna, lifler süspanse haldeyken, önce belli oranda kolofan ilave edilir. Daha sonra kolofanın lifler üzerinde çökmesini sağlamak için şap katılır. Çam ağaçlarından elde edilen reçine, % 80 oranında kolofan ihtiva etmektedir.Kağıdın Hammadesi ağaçtır.
Kâğıt yapımı Kağıt imalatı yapan fabrikaları; kâğıt hamuru fabrikaları -bugün selüloz fabrikaları olarak bilinmektedir ve kâğıt fabrikaları olarak ikiye ayırmak mümkündür. Ancak bugün kâğıt fabrikaları hem kâğıt hem de hamur üretimi yapan entegre tesisler olarak kurulmaktadır.
Hamur üretim bölümünde çeşitli metodlarla sözkonusu hammaddelerden kâğıt hamuru üretilir. Üretilen hamur ya sulu halde uygun karışımlar ile doğrudan doğruya kâğıt makinasına verilir veya suyu alınarak yoğunlaştırılmış halde satılır
DÜNYADA ve TÜRKİYE'DE KAĞIT KARTON ÜRETİMİKağıt-Karton grupları uluslararası literatür de aşağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır.
• Yazı tabı kağıtları
• Gazete kağıdı
• Sargılık kağıtlar
• Temizlik kağıtları
• Kraft torba kağıdı
• Oluklu mukavva kağıtları
• Kartonlar
• Sigara ve ince özel kağıtlar
Dünya kağıt-karton sanayii'nin yapısı ve son beş yıl içindeki gelişme biçimi ülkeler ve bölgeler bazındaoldukça farklılıklar göstermektedir. Özellikle ABülkelerinde son beş yılda fabrika sayısı 1217'den1040'a düşmüştür, buna karşın üretim kapasiteleri69.981.000 ton'dan 83.838.000 ton'a çıkarak %20artmıştır. Üretim artışı ise %26 olup, 77.549.000 ton değerine ulaşmış bulunmaktadır. AB ülkelerininkişi başına kağıt-karton tüketim değen ise 190.3kg'dır (DPT, 8JBeş Yıllık Kalkınma Planı).Ülkemiz kağıt-karton tüketiminin %38'ı ithal edilmektedir. 1998 yılında ülkemizde kışı başınatoplam kağıt-karton tüketimi 31.7 kg'dır. Bu durumda AB ülkelerinde ki ortalama kişi başınakağıt-karton tüketimi ülkemizdekiııin altı mislidir
KAĞIT SEKTÖRÜNDE KULLANILAN DOLGU ve KAPLAMA MİNERALLERİ
Kağıt üretiminde birçok endüstriyel hammaddekullariılmaktadır.Bu endüstriyel hammaddeler
dolgu ve kaplama mineralleri olarak iki ayrı amaçta kullanılmaktadır. Bazı mineraller sadece dolgu yada kaplamada kullanılırken bazıları her ıkı alanda dakullanılabilmektedir. Üretilen kağıt cinsine göre yaklaşık %25 oranında dolgu minerali kullanılmaktadır. Dolgu minerallerinin kağıt kullanımındaki yararları aşağıdaki , gibi sınıflandırılmaktadır;
• Kağıdın opaklığım arttırmaktadır.
• Kağıdın boyutlarının stabiL hale gelmesini sağlamakta ve yumuşaklığım arttırmaktadır. -
• Özellikle ağartılmış hamurlara katıldıklarında kağıdın beyazlığını arttırmaktadır.
• Lifler arasındaki boşlukları doldurmakta ve düzgün yüzey oluşturmakta böylece kağıdın baskıya uygun olmasını sağlamaktadır.
• Mürekkebin düşey yönde daha iyi emilmesini sağlayarak baskı kalitesini arttırmaktadır. -
• Kağıdın eskime özelliğini azaltmaktadır, özellikle kalsit kullanılan kağıtlar asırlar içinde nitelikleri kaybetmemektedir.
İdeal bir dolgu malzemesinden istenen özellikler;
yüksek beyazlık, uygun kırılma mdisı ve tane dağılımı, kağıt tarafından yüksek derecede tutulma, suda çözünmeme veya çok az çözünme, düşük yoğunluk, kimyasal yönden reaktıf olmama, düşük aşmdıneıhk ve ucuz olmasıdır.
Kalsitin Kağıt Sektöründe Kullanımı
25 yıl önce Avrupa kağıt sektöründe CaC03'm payı %1'in altında iken bu gün pazarın %40'dan fazlasına CaC03 sahiptir. CaC03'ın odun hamursuz tıp kağıt -tüketim tonajının %55'lik kısmını almasına rağmen mekanik hamurlü tip kağıtlarda' %2'lik bir paya sahiptir. CaC03 , kaplamada kullanılan mineral pazannda, odun hamursuz tip kağıdın %59'unu ve mekanik hamurlü tip kağıdın %26'smı oluşturmaktadır (Harben, 1998). 1972'de PCC (Precipitated Calcium Carbonate) sadece bazı kaplama ve özel kağıtların üretiminde dolgu malzemesi olarak kullanılmaktaydı. Başlangıçta, GCC (Ground Calcium Carbonate),
PCC'deki kaplama formüllerinin yerine koyulmuştur, fakat PCC üretim alanlarında Kuzey
Amerika'da başarılı- sonuçlar alınmıştır.
Böylece PCC kullanımı yeniden karlı duruma geçmiştir. Kaolin ve GCC'den sonra üçüncü büyük dolgu pigmenti olmuştur. Bu bağlamda kalsiyum karbonat endüstriye iki ayrı yöntem ile hazırlanmaktadır; A-Doğal öğütülmüş kalsiyum karbonatlar (GCC) B-Sentetik (çökeltilmis) kalsiyum karbonatlar (PCC) Kalsiyum karbonatın son on yılda kullanımı daha.
da artmıştır ve alkali kağıt yapımı prosesinde özellikle Avrupa'da onaylanmıştır. Dolgu ve beyaz pigment pazarlarında büyük bir yer almıştır (Harben, 1998). PCC çökelmesi esnasında emprütelerm hepsıkimyasal yolla ayrılırlar ve bu yüzden kireçtaşı besleme malı saflığı GCC üretiminden daha az kritiktir. > • Kalsitin kaolinin yerini almasının nedenleri şöyle sıralanabılmektedır;
* Kalsit karışımı daha düşük maliyetle hazırlanabilmektedir. Azalan maliyetle birlikte kağıdın mekanik karakteristiklerini koruyarak, daha fazla oranda dolgu kullanabilme imkanı vermektedir.
* Kalsit kaplama tabakasının beyazlığında düzeltme ve artış sağlamaktadır.
* Boya parlaklığını kaybetmeksizin, yüksek nitelikteki yazı kağıtlarının porozitesinde artış
sağlamaktadır.
* Kağıtlar daha uzun .süre beyazlığını koruyabilmektedir.
* Nötr sistemde çalışması sebebiyle asitli ortam terk edilmiştir, dolayısı ile çevre kirliliğini önleme yönünden avantaj sağlamaktadır.
Tüm bunların yanında kalsit, kaoline göre daha yüksek aşındırıcılığa sahiptir. Bu bıçaklarda ve elek aksamında aşınmaya yol açtığı gibi, üretilen kağıtta daha aşındırıcı olmaktadır. Matbaa ve fotokopi makinalannda bazı problemlere yol açmaktadır. Kağıt fabrikasının teknolojisine göre değişmekle birlikte kalsitin daha ince tane boyutlarında kullanılması bu problemleri bir ölçüde ortadan kaldırabilmektedir. Kalsiyum karbonat, kaoline karşılık daha yüksek parlaklığa sahiptir ve parlak kağıda olan taleb artışı ile tebeşirden kalsit ve mermere doğru artan oranlarda değişmelere sebep olmuştur, böylece son yıllarda PCC tüketimi artmaya başlamıştır.
. Kaolinin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Kaolin; kristalleşme!derecesi, parlaklığı, beyazlığı, örtücülüğü, film dayanımı, viskozitesi ve tane şekli özellikleri açısından seramik ve kağıt sanayilerinin en önemli endüstriyel hammaddesidir. Kaolinin kağıt sanayiinde kullanımında %90-100 saf kaolinit minerali aranırken, kesinlikle kuvars minerali içermemelidir. Ayrıca parlaklık en az %85, fraksiyonun %80'inin 2 mikrometreden ince tane boyutunda ve" Brokfield viskozitesi <7000 cps
olmalıdır. " Son zamanlarda, kağıt üretiminde kullanılan kaolin; miktar olarak seramik endüstrisinde kullanılanın 3 katma çıkmıştır. En önemli kullanım yeri halen kağıt sanayıindedir. Ancak kağıt dolgu maddesi olarak kalsit, son yıllarda kaolinin yerini almaya başlamıştır. Kalsitin kağıt dolgu mineralleri arasındaki payı %7'lerden % 30'lara çıkmıştır. Kaolin bu konuda pazar payından kaybederken boya sanayiinde kaolin kullanımı artmıştır. Bilindiği gibi kuşe kaolininde tane boyutunun %80'i -2 mikrometre olması istenmekte ayrıca
parlaklık özelliği de ön plana çıkmaktadır. Kağıt dolgu kaolinin de -2 mikrometre tane boyutu %30- 50 arasında değişmektedir.
Talkın Kağıt Sektöründe Kullanımı
Talk; yumuşaklığı, izolasyonu, elektrik direnci, kimyasal tutarlılığı, ısıya dayanımı,' yağ
absorplaması, kuvvetli kaplama özelliklerindendolayı kağıt endüstrisinde kullanılan önemli bir hammaddedir.
Talk kullanımının temel avantajları opaklık ve poroziteyi iyileştirmesi ile birlikte pürüzsüzlük ve kağıt ürününün sarılığım ortadan kaldırılmasıdır. Talk aynı zamanda kullanılan bütün dolgu ve kaplama minerallerinin de en az aşındırıcı özelliğe sahip olanıdır. Başka bir avantajıda yüksek tabaka tutma özelliğidir. Yapışkan kontrolünde talkın kullanılmasında asıl
sorun, bentonif've bir çok kimyasal dağıtıcıdan gelmektedir. Fakat talk halen pazar payını elinde bulundurmaktadır.
Zift kontrolünü en iyi yapan mineraldir. Hidrofobik olması, düşük aşmdırıcılık, pH ve ısıdan etkilenmeme, kimyasal durağanlık, elektriksel nötüflük gibi kağıt "üretiminin tüm" ihtiyaçlarım karşılayabilmektedir (Keegan, 1997). Kağıt sanayii .talkın başlıca tüketildiği endüstri dalıdır- Talk pudrası, kağıt parlaklığını sağlamlaştırması için kağıt yapımında dolgu
maddesi olarak da kullanılmaktadır, basım mürekkebini içine çekmekte ve donukluğunu
sağlamaktadır. Talk kuvvetli yağ emmesi ile kağıt hamurundaki reçineyi absorplayabilmekte, böylece kağıt üretiminde reçinelerdeki sorun ortadan kalkmaktadır. Bunlara ek^olarak, talktan atık kağıttan yeniden kağıt üretilmesinde, mürekkepten arındırılmasında
da yararlanılmaktadır. Buna bağlı olarak kaolin ve kalsiyum karbonat dolgu maddeleri bu işlevi yerine getirememektedir. Talk yıpranma açısından kalsiyum karbonattan daha büyük: bir dirence sahiptir. Bu nedenle yazı yazılacak kağıtların daha uzun ömürlü olmasına yardımcı olmaktadır. Kağıt yaprağının yüzeyinin düz olması için, süper ince talk pudrası ile kaplanabilmektedir, bu özelliği ile de kaolinin yerini almaktadır. Çin kağıt endüstrisinde, talk üretiminin %60'dan fazlası, Avrupa'da %52'si, USA'da %14'ü, Japonya'da ise üretimin %61'i kağıt endürtrisinde kullanılmaktadır (Yantang ve Luping, 2000).
Avrupa'da", kağıt hamurunda, talkın %18.8'lik kısmı reçineyi kontrol ettiği için, dolgu maddesi olarak %47.9, kaplama için %33.3'lük kısım kullanılmaktadır. Talkın kaplama ve dolguda kullanımının bir bölümü geçen birkaç yılda kalsiyum karbonata geçmiştir ve talkın kullanımı azalmıştır. Buna rağmen reçinenin kontrolünde başarılı olması nedeniyle hala kullanılmaktadır Kuzey Amerika'da talk %80 değerinde kağıt endüstrisinde reçinenin kontrolünde kullanılmaktadır ve sadece %20'lik kısım dolgu ve kaplamada kullanılmaktadır. Kaolinin büyük bir kısmı kağıt yapımında; dolgu ve kaplama minerali olarak kullanılmaktadır (Yantang ve Luping, 2000).
Kağıt Üretiminde Kaolin, PCC, GCC ve Talk Arasındaki Kullanım Dağılımının irdelenmesi
Kaolin hem dolgu hem kaplama üretiminde kullanılmaktadır. Kağıt sanayii tarafından tüketilen tüm minerallerin %55-60'ını temsil eder.Bu durum daha yüksek oranda idi, ancak alkalin kağıt üretimi ile kaolinin pazar payı düşmüştür. Doğal karbonatlar üstün bağ özelliklerine sahip olma eğilimindedirler. Bu yüzden yüksek yüzey dayanımı sağlamaktadır, PCC'den daha çok %30'a kadar yükleme dereceleri elde edilebilmektedir. Asitten alkaliğe kağıt üretim tekniklerinin transferi ile birlikte asit tekniklerinde kaolin ve talk dolguları
alkalik tekniklerde GCC ile yer değiştirmiştir, i 980 ve 1990 yılları arasında GCC kullanımı, Avrupa'da 2 kat artmıştır ve kaplama maddesi olarak GCC kullanımı %20'den %42'ye yükselmiştir. 2001 yılında %56'ya yükselmesi beklenmektedir PCC için gelecekteki büyüme alanı henüz kaolin ve GCC kadar olmasa da kaplama pazarıdır. Karbonatların kaplama pigmenti olarak kullanma konusundaki problemlerinden biri parlaklığın düşük olmasıdır. Kaplama kağıdından en çok istenen özellik parlaklığın yüksek olmasıdır ve kaolin burada gündeme gelmektedir Şu anda çoğu üretici, kaolin, GCC ve Tı02'den oluşan bir karışımı en iyi kaplama üretmek amacıyla kullanmaktadır.
Ti02 Mineralinin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Ti02 kağıt üretiminde en pahalı pigmenttir. Bu nedenle Ti02 yerine kil, karbonat ve talk gibi daha ucuz alternatifler kullanılmaktadır. Bu pigment daha fazla maliyetle daha kaliteli baskı kağıtları elde edilmesini sağlamaktadır. Kuzey Amerika, Ti02'nin en büyük tüketicısidir.
Avrupa'da %9 olan Tı02 tüketimlı kağıt üretimi, bu bölgede %22'dir. Her iki bölgede de dolgu ve kaplama minerali olarak kullanılmaktadır. Kuzey Amerika'da titanyumdioksit minerali hemen hemen bütün baskı kağıtlarında kalıcılığı, parlaklığı ve opaklığı sağlaması nedeniyle kullanılmaktadır. Buna rağmen Avrupa'daki kağıt üreticileri parlaklığı yüksek olan karbonat ve kaolinlerin kullanımına güvenmektedirler. Bu durum Ti02 pazarını siniflanditniakladir. Fakat yine de Ti02 karbonat ysbdä filderfaaha yüksek-opaklığa sahip olduğu içmuJuîetfmTİnkaTiıııa-'şahiptir'. Genellikle pazarda >igara "kağıtlı ye kaplama kağıdı- olarak kullanılmaktadır.
Kalsine edilmiş kaolin, yüksek beyazlık ve düşük aşındırıcı özelliği ile pahalı ve az bulunan Ti02'ih yerini almaya başlamıştır. ^
DIGER MİNERALLER
Pirofillit ve Bowlingitenin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Pirofillit ve bowlingite; talk ile görünümü, kalitesi ve kristal yapısı bakımından benzer özelliklerdedir. Ticari olarak da talk, pirofillit ve bowlingite arasında kesin bir sınır bulunmamaktadır. Uluslararası katagorileıde de aynı listede yer
almaktadırlar. Pirofillit dünyada çok fazla bulunmamaktadır. Çok az maden yatağında rastlanmaktadır ve oldukça küçük rezerve sahiptir. Ayrıca düşük saflıktadır. Mika ve diğer minerallerle birlikte bulunmaktadır. Pirofillit gelecekte sadece bazı ülkelerde üretilebilecektir. Kullanan ülkeler Japonya ve Güney Kore'dir. Hidrate olmuş bir alüminyum silikat olan pirofillit, daha sert olduğu hald& fiziki özellikleri nedeniyle talka benzer ve talk ile kağıt sektöründe ikame edebilir. Mika gibi veya daha geniş yapraklıdır. Rengi şeffaf veya opakdır (ışık geçirmez).
Alümina Trihidrat (ATH}'in Kağıt Sektöründe Kullanımı *
ATH Bayer işlemleri sırasında boksitten üretilmektedir. Yüksek bir parlaklığı sahiptir. Opaklık, pürüzsüzlük, yumuşaklık, baskı kolaylığı gibi özelliklerinden yararlanılmaktadır. Asıl olarak karbonsuz kopya kağıtlarında, reklam kağıdı kaplamalarında ve diğer yüksek kalite kağıtlarda kullanılmaktadır. Dünya'dakı rezervi 20-25.000 ton/yıl'dır. Birkaç yıldır kağıt sektöründe dolgu ve kaplama minerali olarak kullanılmaktadır. Maliyeti yüksek olmasına
rağmen karışım halinde kullanılmaktadır. Yüksek beyazlık sağlamaktadır. Bunun yanında opaklık geçirimsizlik ve baskı kalitesini artırma özelliğine sahiptir. Öncelikle karbonsuz kopya kağıtlarında, yüksek kalite kağıt üretiminde, ısıya dayanıklı özel kağıt üretimlerinde kullanılmaktadır. Kağıt boyutu kimyasal maddeler yardımıyla kullanılır duruma
getirilmektedir. Dolgu pigmenti olarak ATH, Ti02 pigmenti için mükemmel bir erişimdir. %30 civarında yükleme seviyesinde, yalnız Ti02'nin kullanımıyla karşılaştırılırsa kağıdın donukluğunu daha iyi seviyeye getirmektedir. Bu da diğerinden dört kez daha avantajlı olduğunu göstermektedir (Keegan, 1998).
Ticari kağıtlarda beyazlık önemlidir, ATH'içîn %99 (Tappi) ve daha fazla olmaktadır. Bunun anlamı kaolinin özellikleri olmadan herhangi bir kaliteli kağıt üretmek olanaksızdır ve bütün bu özelliklere rağmen belirli bir oranda kaolin de eklenmelidir
Bentonitin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Bağlama ve yapıştırma özelliğinden dolayı bentonit bir çok alanda kullanılmaktadır. Temizlenmiş ve öğütülmüş alkali bentonitler çok iyi dolgu maddesidir. Bağlayıcı olmaları, plastisite sağlamaları, çok ince taneli oluşları, süspansiyonda kalma özellikleri, yüksek absorpiama kabîhyetleri nedeniyle kağıt sanayisinde bir mıktar'kullanım olanağı bulmaktadır.
Talk da olduğu gibi bentonitde mürekkepten arındırma işlemlerinde ve kağıt üretiminde ayar ve zift' (aglomerasyon)'in kontrolünde kullanılmaktadır. Bu arada su tutma ve drenaj işlemine yardım etmektedir.
Kaplamada, bentonit asıl olarak kendinden kopyalama özelliğine sahip kağıtlar gibi özel yüzey kaplamalarında kullanılmaktadır.
Alçıtaşı'nın (Jips) Kağıt Sektöründe Kullanımı
Bir kısım Avrupa ülkelerinde kağıt dolgu aracı olarak kullanılan alçıtaşı, kağıda opaklık ve
parlaklık katmaktadır. Kullanımı sınırlıdır, kaolin ve karbonat gibi mineraller daha kolay elde
edilebildikleri ve üstün özelliklere sahip oldukları için fazla kullanım olanağı bulamamaktadır. Ama alçıtaşı en ucuz dolgu minerallerindendir. Alçıtaşı kağıt dolgusunda tek başına kullanıldığında verimli olmaz ancak kaolin ve kalsiyum karbonatla bir karışımda kullanılmalıdır.
Diatomitin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Önemli endüstriyel özellikleri gözenekli oluşu, gözeneklerin inceliği, absorpsiyon özelliğinin fazla oluşu, düşük yoğunluğu, soğuğu, sıcağı ve sesi iletiminin düşüklüğü, kimye,vi madclelere karşı direnci kullanımını arttırmıştır., . , ' Diatomit saflığı, beyazlığı, ince taneli dokusu, yüksek gözenekliliği, sağlamlığı, hafifliği, elastikiyeti, kimyasal maddelere karşı dayanıklılığı, ısıyı az geçirmesi, ışık yansımasını azaltması gibi özelliklerinden dolayı dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır. Bu özelliklerde olan diatomit kağıt sanayiinde kullanım alanı bulmaktadır. Kaplama uygulamalarında diatomit Ti02'yle kullanıldığında parlaklığa katkıda bulunduğu gibi kağıda mat bir görünüm de vermektedir. Çinkonun Kağıt Sektöründe Kullanımı
Kağıtta kullanılan çinko temelli materyaller, çinkosülfat ve çinkooksit içerirler, az miktar
kullanılmaktadır. Çinkosülfat, opaklık için Ti02 kullanılmaya başlayınca, kağıt üretim pazarındaki yerini kaybetmiştir. Başlangıçta çinkosülfat asıl opaklık sağlayan mineral olarak kullanılmakta idi ancak şimdi sadece özel kağıtlarda tüketilmektedir. Çinkooksit fotokopi kağıdı üretiminde kimi zaman kullanılmaktadır, fakat tüketimi yine de düşüktür.
. Baritin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Yüksek özgül ağırlığa bağlı olarak barit, beyazlık ve parlaklığın daha az önemli olduğu özel alanlarda kullanılmaktadır. Diğer minerallerin tek tip beyazlığının yerini alamamaktadır.
Bu mineral için daha geniş bir kullanım alanı baryum sülfat çökeltisi formundadır. Bu form
müthiş opaklaştlrıcı karakter vermektedir, fakat fiyatı geniş kullanımını engellemektedir, bu yüzden asıl kullanımı fotoğraf kağıdı olmaktadır. Sonuçta mat, yarım mat veya pürüzsüz bir son ürün elde edilmektedir.
. Huntite-hydromegnesitenin Kağıt Sektöründe Kullanımı
Bu mineralin çok küçük bir kısmı kağıtta kullanılmaktadır. Titanyumdioksit mineralini
genişletmek amacıyla bir filtre minerali olarak kullanılmaktadır. Böylece tıtanyumdioksıdm
%30'unun yerine geçebilmektedir ve opakhkta herhangi bir eksilmeye yol açmamaktadır. Fakat kullanımındaki asıl teşvik titanyumdioksitin yarısı kadar olan fiyatıdır.
KAĞIT DOLGU ve KAPLAMA MİNERALLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI
Teknikle ilgili yapılan çalışmalarda, GCC'ye karşı karbonatlar ve PCC'ye karşı kaolin etrafında sürekli dönülüp durulmaktadır. Kaolin, doğal ince bir endüstriyel mineraldir. Mikron boyutunda ki tane boyutu île insan saçı kalınlığında posta pulu kaplamasında 10 milyondan fazla tanecik içerir. Birçok kaolinin doğal partikül boyutu yaklaşık 2 mikrondur. Kaolin kaplamasındaki optimal tanecik boyutu 1.5-0.3 mikron arasmda olmalıdır, 0.1 yada daha küçük boyuttaki süper ince partiküller ikinci derece opaklığı sağlamaktadır. Dolgu derecesi için standart parlaklık %80-85'dir ve bu kaolin için uygudur, imkan dahilinde kaplama derecesi prim parlaklığı %90 ve daha üstü olmaktadır. Bunu oluşturmak için yüksek alan
şiddetli manyetik seperatör veya kalsinasyon yöntemi uygulanmalıdır.
\
Kaolinin kimyasal durağanlığı, asit ve alkalin kağıt üretiminde kullanılmasına izin vermektedir. Tam tersine, GCC ve PCC çoğunlukla alkali kağıt üretim prosesi ile sınırlıdır. Fakat bu durum sorun yaratmamaktadır çünkü alkali kağıt üretimi azalan üretim bedeli ve daha uzun arşivsel yaşamı ile popüller olmaktadır.
Genelde, kalsiyum karbonat bir çok kaolinden daha parlaktır ve yüksek yükleme oranında sorun çıkarmamaktadır. Örneğin, kalsiyum karbonat dolgu yüklemesinde Avrupa'da ortalama %20-25 oranında hakim durumda iken Kuzey Amerika'da bu ortalama %10-15 oranında değişmektedir Kaplama minerali olan kalsiyum karbonat diğer ürünlerle çoğunlukla karışım oluşturularak kullanılır ve kaplama oranı ise genellikle %5-50 arasında değişmektedir. Çünkü kalsiyum karbonat parlaklık eksikliği nedeni ile karışım oluşturulmadan kaplama da kullanılmaktadır, cila derecesinin iyileştirilmesi amacıyla kaolinle, yada titanyumdioksitle belirli bir oranda karıştırılmaktadır.
Kaolin ve kalsiyum karbonat arasmda seçimi kısmen teknik uygunluk, kısmen etkileyici fiyatlar kısmen de doğadaki mevcudiyeti belirlemektedir. Birbirinin yerine geçebilecek mineraller arasında çeşitli karşılaştırmalar yapılmaktadır, fakat bunlar minerallerin kullanılabilirliklerini tam olarak ılade etmemektedir. Çünkü karışımlar özel minerallerin
avantajlarını birleştirerek bir çok formül yaratmaktadır. Tek başına hiçbir endüstriyel mineral yüksek parlaklık, çok iyi opaklık gücü, kabul edilebilir boyut, yüzeyde tutma performansı,
düşük bağlayıcılık ve düşük aşınma gibi özelliklere sahip değüdir (Harben, 1998).
SONUÇLAR
Kağıt sektörümüzdeki teknoloji diğer ülkelere göre gerek makina gerek enerji açısından oldukça yetersizdir. Bunun yanısıra kağıt sektörü yatırımlarına Devlet tarafından yeterli teşvik
verilmemektedir. Bu sebeple sektör kendini yenileyememektedir. Kağıt üretiminde kullanılan
endüstriyel hammaddeler ülkemizde rezerv ve üretim miktarı açısından oldukça iyi durumdadır. Ancak kağıt endüstrisindeki kaliteli kağıt üretimine yönelik teknoloji yetersiz olduğundan bu sektörde yeterince kullanılamamaktadır. Kaliteli üretim yapmak için uğraşıldığında ise oldukça büyük masraflar ortaya çıkmaktadır. Yatırımcılar bu sebeple üretim yerine ithalat ile ürün getirip işlemeyi tercih etmektedir. Böylece kağıt ihtiyacının büyük bir bölümünü ithal etmektedir. İhraç edilen kısım ise ucuz kağıt niteliğindedir. Bu durum milli bir kayıptır ve acil çözümler aranmalıdır. Kağıt kullanım alanlarında daha kaliteli kağıda talep gittikçe artmaktadır. Dolayısıyla kaliteyi artırmak gerekli nitelikteki dolgu ve kaplama minerallerinin kullanımı ile mümkün olmaktadır. Yeterli nitelikte ağaç üretmek oldukça uzun ve pahalı bir iştir. Artık belirli oranlarda mineral kullanılmaya başlanmalıdır. Her bir mineralin kullanımı da tartışılabilir, çunku bölgelere- gore kullanımları farklılık göstermektedir Kağıt minerali olarak tek bir mineral yoktur Ayrıca birbirlerinin yerine ve gerekirse karışım haline getirilerek de kullanılabilirler. Böylece daha ucuz ve kaliteli kağıt elde edilebilir.
HAMMADDELER ANSİKLOPEDİSİ
