Kağıt üretimi için hammaddeler ve katkı maddeleri

Kağıt yapım süreci

Kağıt üretim süreci birkaç aşamadan oluşur. İlk aşamada, birincil (odun) veya ikincil (atık kağıt) kökenli olabilen hamurun parçalanması ve saflaştırılması gerçekleşir. Selüloz liflerinin ana kaynağı, kereste fabrikalarında kütük, odun yongası veya talaş gibi çeşitli formlarda elde edilen odundur.

Bir sonraki aşamada, lifli malzeme daha ileri bir işleme tabi tutulur ve hamura dönüştürülür, hamur da daha sonra kağıda işlenir. Hamur üretimi mekanik veya kimyasal yöntemlerle gerçekleştirilebilir. Kimyasal hamurlaştırma sürecinde, lifleri bağlayan lignini gidermek için genellikle alkali (örneğin, kostik soda veya kostik soda formunda sodyum hidroksit ) kullanılır.

Kağıt üretiminin her aşamasında köpük gidericilerin kullanımı da hayati önem taşır. Köpük giderici maddeler, her türlü kağıt ürününün üretim sürecinde kullanılır. Köpük, gazların selüloz hamuruyla karıştırılmasıyla oluşur ve yüzey aktif maddeler sayesinde hamurda tutulur. PCC Group’un sunduğu ürünler, kağıt üretiminin sonraki aşamalarında oluşan köpüğün giderilmesinde başarıyla kullanılabilir. Bunlar arasında EO/PO blok kopolimerleri ( ROKAmer ) ve bir dizi alkoksillenmiş yağ alkolü ( ROKAnol LP ) bulunur. Köpüğün giderilmesinde ve oluşumunun önlenmesinde yüksek etkinlikleri, sonraki teknolojik adımların verimliliğinin artırılmasını sağlar.

Kimyasal hamurlaştırma yöntemleri

Kimyasal hamurlaştırma işlemleri, esas olarak lignini yumuşatmak için çeşitli kimyasal reaktiflerin ve ısının kullanılmasından oluşur. Sonuç olarak lignin çözülür ve ardından liflerini ayırmak için mekanik olarak rafine edilir. Uygulamada iki farklı kimyasal hamurlaştırma işlemi kullanılır.

Bunlardan ilki, sülfat işlemi olarak da bilinen kraft hamurlaştırma işlemidir . Günümüzde baskın teknolojidir; dünya hamur üretiminin yaklaşık %80’i bu yöntemle işlenmektedir. Kraft hamurlaştırma, çeşitli faktörler nedeniyle en yaygın kullanılan yöntem haline gelmiştir. Sülfatla işlenmiş lifler, mevcut diğer teknolojilerle elde edilen liflere kıyasla daha dayanıklıdır. Ayrıca, her türlü ağaç için kullanılabilir ve işlemin kendisi, kullanılan kimyasal hammaddelerin etkili bir şekilde geri kazanılmasını sağlar.

Kraft prosesi, odun yongalarının beyaz likörle ( sodyum hidroksit ve sodyum sülfürün sulu bir çözeltisi) birleştirilmesinden oluşur. Yüksek basınç ve sıcaklık koşulları altında, bu çözelti lignini çözerek selüloz liflerini açığa çıkarır. Sindirim reaksiyonu tamamlandıktan sonra siyah likör ve selüloz hamuru elde edilir. Likör, geri kazanılan ve kimyasal işlemde tekrar kullanılabilen çözünmüş organik maddeler içerir. Lignin, oksijen delignifikasyonu (oksijen ve sodyum hidroksit varlığında) işlemiyle kütleden uzaklaştırılır. Bu şekilde elde edilen malzeme, nihai ürünün mukavemeti, parlaklığı ve saflığı gibi uygun performans değerlerini elde etmek için ağartılır.

Kimyasal sindirimin ikinci süreci sülfit işlemidir . Alkalilerin (örneğin kalsiyum, magnezyum, sodyum ve amonyum) varlığında sulu bir kükürt dioksit çözeltisinin kullanılmasından oluşur. Bu işlemde elde edilen ürünler daha hafiftir ve beyazlatılması daha kolaydır, ancak daha sık kullanılan sülfat hamurlaştırmaya kıyasla çok daha düşük mukavemete sahiptirler. Sülfit işlemi ayrıca odun hammaddesinin dikkatli seçilmesini gerektirir – bu yöntem örneğin çam ağacı için toleranssızdır. Kraft hamurlaştırmaya kıyasla sülfit işlemi daha verimlidir, daha az rahatsız edici gaz üretir ve ayrıca kolayca yıkanan çok hafif bir hamur elde edilmesini sağlar. Ne yazık ki, işlemde kullanılan kimyasal hammaddelerin daha düşük lif kalitesi, daha yüksek enerji tüketimi ve düşük geri kazanılabilirliği nedeniyle sülfit teknolojisinin yerini kraft işlemi almıştır.

Mekanik hamurlaştırma yöntemleri

Mekanik hamurlaştırma, odundan çok yüksek bir hamur verimi sağlar. Endüstriyel ölçekte kullanılan başlıca işlemler, taş öğütülmüş odun hamuru (SGW), termomekanik hamurlaştırma (TMP) ve kemotermomekanik hamurlaştırma (CTMP) işlemleridir.

Öğütülmüş odun hamuru, odunun atmosferik basınç altında taş üzerinde aşındırılması işlemiyle elde edilir. Kabuğu önceden soyulmuş odun, taş kullanılarak hamur haline getirilir ve ardından suyla yıkanır. Hazırlanan kütle, hidrosiklonlarda kurutulur ve buradan sıkıştırıcıya taşınır. Bir sonraki aşamada, yoğun odun kütlesi kazana taşınır ve sirkülasyon suyu (filtrat) hamur değirmenine geri döndürülür. İşlenmiş odundan hamur üretimi sırasında, kolayca aglomere olan ve öğütücüde veya boru hatlarının iç duvarlarında tortu oluşturan reçineli maddeler açığa çıkar. Bunlar genellikle taşın yüzeyinde kirlenmeye neden olarak aşındırıcı özelliklerini kötüleştirir. Bu "reçine sorunları" olarak adlandırılan sorunları gidermek için çeşitli kimyasal maddeler kullanılır. Bu amaçla en yaygın kullanılan madde, oluşan tortuları dağıtarak daha sonra giderilmesini kolaylaştırmak için tasarlanmış dağıtıcılardır. ROKAcet ve ROKAfenol serisi ürünleri, kağıt hamuru ve kağıt endüstrisine özel mükemmel dağıtıcılardır. Bu ürünler, dağıtıcı özelliklerinin yanı sıra temizlik maddesi, emülgatör ve anti-elektrostatik ajan olarak da işlev görebilir. ROKAfenoller, kağıt hamuru ve selülozun emülsifikasyon ve leke çıkarma işlemleri için mükemmeldir. ROKAcet R40W ise tekstil, deri ve kağıt endüstrisinde kullanılabilen yumuşatıcı özelliğe sahip bir üründür.

SGW yönteminin geliştirilmiş hali termomekanik hamurlaştırmadır (TMP). TMP işleminde, odun yongaları önce kum, taş ve diğer sert kirleticilerden arındırılmak üzere yıkanır, ardından yüksek basınç altında buharla ısıtılır ve diskli değirmende hamur haline getirilir. Bir sonraki aşamada, kütle, liflerin düzleştirildiği ve deformasyonunun giderildiği kazana taşınır. Son olarak, depolama tankına yönlendirilir. TMP işleminde oluşan zararlı reçine miktarını azaltmak için, SGW işlemindekine benzer kimyasallar kullanılır. Bu şekilde elde edilen kütle çoğunlukla gazete kağıdı üretiminde kullanılır.

CTMP işlemi, TMP işlemini yongaların kimyasal emdirilmesiyle birleştirir. İlk aşamada yongalar yıkanır, elenir ve ardından emdirilir. Ağaç türüne bağlı olarak uygun kimyasal çözeltiler kullanılır. Yumuşak ağaçlar için genellikle sodyum sülfat, sert ağaçlar için ise genellikle alkali peroksitler kullanılır. Emprenye işlemi tamamlandıktan sonra yongalar ısıtılır ve suyla karıştırılarak lignin bağlarının gevşemesi ve liflerin serbest kalması sağlanır. CTMP işlemi, yeterli mukavemete ve uygun optik özelliklere sahip temiz hamur elde edilmesini sağlar. CTMP, esas olarak baskı ve hijyen kağıtlarının üretiminde kullanılabilen kağıt hamurunun lifli bileşenlerinin üretiminde kullanılır.

Flotasyon ve ağartma

Hamur işleme sürecinin bir sonraki aşaması, mürekkep giderme ve kirliliklerin mekanik olarak uzaklaştırılmasıdır. Kağıt üretiminde en önemli parametre renktir (beyazlık – baskı kağıdı söz konusu olduğunda). Bu nedenle, geri dönüştürülmüş kağıt baskı mürekkebinden iyice temizlenmelidir. Mürekkebin uzaklaştırılmasının temel koşulu, boya parçacıklarının liflerden ayrılması ve dağılmış halde tutulmasıdır. İncecik dağılmış mürekkep parçacıkları daha sonra lif süspansiyonundan ayrılır. Bu genellikle, istenmeyen maddelerin liflere ve suya kıyasla özgül ağırlığı gibi malzemelerin fiziksel özelliklerindeki farklılıklara dayanarak yapılır. Metal parçalar (zımba telleri), taşlar ve kum gibi daha büyük kirlilikler lif giderme aşamasında zaten uzaklaştırıldığı için, ince kirlilikler söz konusu olduğunda flotasyon işlemleri sıklıkla kullanılır.

Sık kullanılan bir ek işlem olan ağartma, sararmanın istenmediği yüksek saflık gerektiren ürünlerde (örneğin yazı ve baskı kağıtları) kullanılır. Sodyum hipoklorit , ağartma için kullanılan çok popüler bir maddedir. Ayrıca talaştan karboksimetil selüloz (CMC) üretiminde de kullanılabilir. Bu işlemde sodyum hidroksit çözeltisi vekloroasetik asit (MCAA) de kullanılır. Ağartma, kütlenin beyazlığını artırmak için doğrudan dağıtıcıya eklenen uygun kimyasalların kullanımını içerir. Kullanılan lif türü ve ürünün istenen son özellikleri, hamur ağartma derecesi üzerinde büyük etkiye sahiptir. Yüksek yoğunluklu malzemeler içeren kütlelerin ağartılması zordur ve yüksek dozda kimyasal gerektirir. Ağartma tesislerinden geri dönüştürülmeden önce çıkan kanalizasyon, köpürmelerini, aşındırıcılıklarını veya kireç oluşturma yeteneklerini azaltmayı amaçlayan bir dizi kimyasal madde gerektirir. PCC Grubunun ROKAmers gibi ürünleri, kanalizasyon ve teknolojik suların köpürmesinin meydana geldiği işlemlerde kullanım için mükemmeldir. ROKAmer ürünleri, etilen oksit ve propilenin blok kopolimerleridir. Bu ürünler, sıvı ile hava arasındaki yüzey gerilimini azaltırken, aynı zamanda köpüğün "drenajını" iyileştirerek aslında azalmasını sağlar.

Kağıt hamurunun son işlenmesi

Çözme, flotasyon ve ağartma işlemlerinin ardından, bitmiş selüloz hamuru kağıt hamuruna dönüştürülür ve ardından kağıt üretiminde kullanılır. Bu işlem birkaç aşamadan oluşur:

1. selüloz hamurunun karıştırılması,
2. suda hamur dispersiyonunun oluşumu,
3. rafine etme,
4. gerekli ilavelerin yapılması.

Katkı maddeleri, özel özelliklere sahip kağıt ürünleri (özel kağıtlar olarak adlandırılır) üretmek veya kağıt üretim sürecini iyileştirmek için kullanılır. En popüler katkı maddeleri şunlardır:

1. hidrofobikleştirme için reçineler ve mumlar,
2. örneğin kil, talk ve silika gibi dolgu maddeleri,
3. inorganik ve organik boyalar,
4. baskının yapısını, yoğunluğunu, parlaklığını ve kalitesini iyileştiren inorganik bileşikler (örneğin titanyum dioksit, kalsiyum sülfat ve çinko sülfür),
5. e) Emülgatörler ve temizlik maddeleri. PCC Group, her iki işlevi de yerine getirebilen ROKAcet ürün serisini sunmaktadır. Yapıları sayesinde kağıt endüstrisinde düşük köpüren ve yumuşatıcı maddeler olarak da kullanılabilirler.

Son aşamada, kütle özel makineler kullanılarak kağıt ürününe dönüştürülür. İşlem tamamlandıktan sonra, kağıt hasar ve kirden korunmak için rulo haline getirilir. PE kağıt laminat, kağıt ambalajlamada en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu tür ambalajlar, mekanik hasara, toza ve neme karşı iyi koruma sağlar. Bu tür ambalajların en büyük avantajı da tamamen geri dönüştürülebilir olmasıdır.