BASKILI KAĞITLARIN GERİ DÖNÜŞÜMÜNDEN ELDE EDİLMİŞ İKİNCİL LİFLER KULLANILARAK YAPILMIŞ KAĞITLARIN KALİTESİ

Transkript

1 BASKILI KAĞITLARIN GERİ DÖNÜŞÜMÜNDEN ELDE EDİLMİŞ İKİNCİL LİFLER KULLANILARAK YAPILMIŞ KAĞITLARIN KALİTESİ THE QUALITY OF PAPER FROM MADE USING SECONDARY FIBERS OBTAINED FROM RECYCLING OF PRINTED PAPERS Öznur ÖZDEN 1 Sinan SÖNMEZ 2 ABSTRACT The reduction of natural resources has brings together new new research in the paper industry. In this context, it is important to use the secondary fibers obtained from recycling in production of paper and cardboard. Since the use of secondary fibers provides less water and energy consumption, it will contribute significantly to the paper and cardboard industry as well as the country s economy. Even more important, it will play an important role in the prevention of the destruction of forests and environmental pollution. Paper recycling from recycled paper is made in two ways. The waste paper collected in the first way is pulp directly into pulp without any additional treatment and the paper is produced from these pulp. The second way is to remove the printing ink before making paper using pulp obtained from the waste paper in the pulper. The deinking process applied to pulp obtained from waste paper is made several methods. It is the most commonly used flotation method. Others are washing and ingede methods. In addition, new studies are done to be opened colors with addition of chemicals instead of removing from pulp of the printing ink. In this work, methods of recycling paper, methods of ink removal on printed paper, secondary fibers obtained after recycling, and paper production of them will be included. Furthermore, It will also be discussed that the re-use of secondary fibers obtained from deinking of the printing ink in paper production effects on paper properties. Key word: Recycing, deinking, ink, secondery fiber, paper ÖZET Doğal kaynakların azalması, kağıt endüstrisinde yeni arayışları birlikte getirmektedir. Bu bağlamada kağıtların geri dönüştürülmesi ile elde edilecek ikincil liflerin kağıt ve karton 1 Dr. Öğretim Üyesi, İstanbul Üniversitesi - Cerrahpaşa, ozdeno@istanbul.edu.tr 2 Doç. Dr., Marmara Üniversitesi, ssonmez@marmara.edu.tr 717

2 üretimde kullanılmaları önem kazanmaktadır. İkincil liflerin kullanılması daha az su ve enerji tüketimi sağladığından hem kağıt ve karton endüstrisine hem de ülke ekonomisine büyük katkı sağlayacaktır. Daha da önemlisi ormanların yok edilmesinin ve çevre kirliliğinin önlenmesinde önemli rol alacaktır. Geri dönüştürülebilen kağıtlardan yeniden kağıt yapılması iki şekilde gerçekleştirilmektedir. Birincisinde toplanan atık kağıtların, hiçbir ek işlem yapılmadan doğrudan pulperlerde hamur haline getirilmesi ve bunlardan kağıt üretilmesidir. İkinci yol da ise pulperde hamur haline gelen atık kağıtların kağıt yapmadan önce baskı kaynaklı mürekkeplerin giderilmesi işlemidir. Atık kağıtlardan elde edilen hamurlara uygulanan mürekkep giderme işlemi birkaç metotla yapılmaktadır. En çok kullanılan flotasyon yöntemidir. Diğerleri yıkama ve ingede metotlarıdır. Ayrıca yeni çalışmalarda baskı mürekkeplerin kağıt hamurundan uzaklaştırılması yerine kimyasal maddeler ilavesi ile renklerin açılmasına çalışılmaktadır. Bu çalışmada kağıtların geri dönüşüm metodları, basılı kağıtlarda mürekkep uzaklaştırılma metodları, geridönüşüm sonrası elde edilen ikincil lifler ve bunlardan kağıt üretimine yer verilecektir. Ayrıca baskı mürekkebinin uzaklaştırılması sonucu elde edilmiş ikincil liflerin kağıt üretiminde tekrar kullanılmasının kağıt özellikleri üzerindeki etkisi tartışılacaktır. Anahtar Kelime: Geridönüşüm, mürekkep giderme, mürekkep, ikincil lif, kağıt GİRİŞ Tüm Dünyada kağıt kullanımının artması hammadde ihtiyacını da artırmaktadır. Hangi çeşit kağıt üretilirse üretilsin ana hammadde kaynağı selülozdur. Selüloz ise çok yıllık ya da yıllık bitkilerin seçilen kimyasal, yarı kimyasal veya mekanik yöntem çeşitlerine uygun işlemlerden geçmesi sonucunda elde edilmektedir. Kimyasal yöntemler ile elde ediliş şekline göre kraft (sülfat) ya da sülfit selüloz olarak isimlendirilmektedirler. Hangi yöntem ile elde edilmiş olursa olsun selüloz olmadan kağıt üretimi gerçekleştirilememektedir. Bu yöntemlerden birinin kullanılması sonucu elde edilen selüloz birincil liflerden oluşmaktadır. Diğer bir yöntem ise ikincil liflerden oluşmaktadır ki bu da atık kağıtların tekrar hamur haline getirilmesi sonucu elde edilmektedir. Bunlara ek olarak son yıllarda yeni bir gelişme olarak taş kağıt (stone paper) üretimi gerçekleşmektedir. Taş kağıt üretimi ise kil tabletler mantığı ile üretilmiş hiç lif içermeyen şuanda sınırlı alanda kullanılan ve lif içermemesine rağmen kağıt olarak adlandırılan bir çeşittir. Hammadde ihtiyacının her geçen gün artması ikincil lif kaynağı olan atık kağıtların kullanımını da artırmış durumdadır. Hammadde ihtiyacı artarken, yanlış kullanımlar bilinçsiz kesimler sonucu doğal kaynaklarımız azalmaktadır. Doğal kaynakların azalması yeni kaynak arayışını da beraberinde getirmiştir. Bunun için en önemli kaynak da atık kağıtların geri döndürülmesi sonucu elde edilecek olan ikincil liflerdir. CEPI (Confederation of European Paper Industries) ye göre hammadde tüketiminin yıllara dağılımı Tablo 1 de görülmektedir. 718

3 Tablo 1: CEPI ye göre hammadde tüketimi. 000 Ton % Pay % Değişim 2016/2015 Odun Hamuru Odun dışındaki diğer Kağıt hamurları Geri dönüşüm için Kağıt Lifsiz Malzemeler Hammadde 37,162 45,619 46,861 43,533 40,784 41, ,360 40,922 46, ,122 47,751 47, ,504 15,547 16,498 16,165 14,475 14, , , , , , , İkincil lifler her çeşit kağıdın geri döndürülmesi ile elde edilebilirler. Geri dönüştürülerek kağıt yapılacak olan ikincil lif kaynakları ya doğrudan kullanılarak kağıt üretilmektedir ya da ağartma işlemi yapıldıktan sonra kağıt üretilmektedir. Her iki yolda birincil lif üretimine göre daha az su ve enerji harcanarak üretilmesi sonucunda geri dönüşüm ekonomi ve çevre açısından da önemli bir yere sahiptir (Wiggins ve arkadaşları, 2015). İkincil lifler doğrudan kullanılmayacaklarsa ağartmak için yapılacak olan işlem mürekkep gidermedir. Bunun için de atık kağıtlar önce pulperde hamur haline getirilmekte daha sonra uygun bir mürekkep giderme işlemi uygulanmaktadır. Mürekkep giderme için en çok kullanılan metot flotasyon metodudur (İmamoğlu ve Peşman, 2012). Diğer metotlar ise yıkama, ingede ve CV-Jet metotlarıdır. Ayrıca yeni çalışmalar tüm bu metotların dışında hamura kimyasal maddeler ilave ederek rengini açmaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada kağıtların geri dönüşüm metotları, basılı kağıtlarda mürekkep uzaklaştırılma metotları, geri dönüşüm sonrası elde edilen ikincil lifler ve bunlardan kağıt üretimine yer verilecektir. Ayrıca baskı mürekkebinin uzaklaştırılması sonucu elde edilmiş ikincil liflerin kağıt üretiminde tekrar kullanılmasının kağıt özellikleri üzerindeki etkisi tartışılacaktır. BASKILI KAĞITLARDA MÜREKKEP GİDERME Baskılı kağıtları geri döndürdüğümüzde mürekkep giderme işlemi yapılacaksa bu işlemin baskısız kağıtlara göre daha zor olduğunu da dikkate almak gerekmektedir. Çünkü baskıda kullanılan mürekkepler çok çeşitlidirler. Bu yüzden de basılı kağıtlardan mürekkebin alınması geri dönüşümde en önemli problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bazı mürekkeplerde mürekkep giderme işlemi kolay ve başarılı bir şekilde uygulanabilirken bazılarında bu çok zor olmaktadır. 719

4 Bunda da en büyük etken farklı baskı teknikleri için farklı mürekkepler kullanmasıdır. Genel olarak kullanılan mürekkep giderme işlemi de bu nedenle her zaman yeterli olmamakta farklı mürekkep giderme tekniklerin kullanılması ihtiyacını doğurmaktadır. Geleneksel bir metot haline gelmiş olan flotasyon yöntemi (Şekil 1) en çok kullanılan yöntemdir. Diğer yöntemlerden INGEDE tekniği (Heinemann ve Blechschmidt, 2012). kuru toner ve kuru inkjet mürekkepleri için uygun olurken yaş mürekkepler için yeterli değildir. Elektronik bakılı kağıtların mürekkeplerinin giderilmesi için ise Ultrasound, Flotasyon ve yıkamadan oluşan yeni metotlar kullanılmaya ve geliştirilmeye başlamıştır (Özden ve Sönmez, 2018) Şekil 1 de bir flotasyon yöntemi düzeneği görülmektedir. Şekil 1: De-inking için flotasyon hücresi. Şekil 1: De-inking için flotasyon hücresi. Kaynak: Sıraladığımız bu mürekkep giderme yöntemlerinin dışında Japonya da CV-Jet (Cavitation-jet deinking) olarak adlandırılan yeni bir metot geliştirilmiştir (Şekil 2). Hidrolik bazlı boşluk oluşturma prensibine dayanarak çalışmaktadır (Goto ve arkadaşları, 2014). Elektronik baskılı 1-3 Kasım 2018 İSTANBUL / TÜRKİYE kağıtlarda mürekkep giderme için kullanılma çalışmaları yapılmaktadır. Şekil 2: CV-Jet tipi mürekkep giderme düzeneği. Kaynak: GERİ DÖNDÜRÜLMÜŞ LİFLERİN KALİTESİ Geri döndürülen liflerin, uzun veya kısa lifli olması, ilk elde edildiklerinde hangi metotla elde edildikleri, ağartılmış olup olmadıkları ve yüzey kaplama uygulanıp uygulanmadığı, baskıda 720

5 kullanılan mürekkebin cinsi gibi birçok faktöre bağlı olarak kalitesi değişmektedir (Husovska, 2013). Ayrıca yüzeye polimer uygulanıp uygulanmadığı ve ıslak direnç reçineleri veya yapıştırıcı maddelerin kullanılması da etkili faktörlerdir. Bu nedenle lif kalitesi, ilk ayrıştırma ve işleme, kağıt veya kartona nasıl yapıldığı ve son olarak, bu ürünlerin nasıl kullanıldığıyla ilgilidir. Sonuç olarak lif kalitesi önemlidir ve kalitenin belirleyiciliğinde birincil lif çeşitlerinden elde edilen baskısız beyaz kağıtlar, ofis kağıtları, gazete kağıdı, ağartılmamış kahverengi ambalaj kağıt ve kartonları, karışık kağıt ve kartonlar etkili olmaktadırlar. Bu gün geldiğimiz noktada bu şekilde bir sınıflandırma yapılamıyor çünkü atık kağıttan kağıt üretiminin artması bu alanda da yetersizlik problemi yaşanmasına sebep olduğundan ne bulunursa kullanmak yoluna gidilmektedir. Bir çok ülke geri dönüştürülen kağıt ve kartonları kolay anlaşılabilmesi ve kaliteyi belirlemesi için derecelendirmişlerdir. Bir Avrupa standardı olan EN 643, karton kutu da dahil olmak üzere geri kazanılan kağıtların farklı sınıflarını göstermektedir. Bir de Atık Çerçeve Direktifi (2008/98 / EC) vardır. Atık kağıt ve kartonların teknik özellikleri ile ilgili hala karar verilmeye çalışılmaktadır. LİFLERİN GERİ DÖNÜŞ SAYISI Bir lifin geri dönüştürülmesi, lifin geri dönüştürülebilmesinin sayısına, orijinal birincil lif olup olmamasına, ilk işlemine ve kullanımına ve elde edilen kağıt veya karton ürünlerinin kullanımına bağlıdır. Laboratuvar çalışması, liflerin 5-7 kez arasında geri dönüştürülebileceğini göstermektedir (Özden ve Sönmez, 2016). Geri dönüşümlü lifler, geri dönüşüm sürecinde, uzunluktaki azalma ve lifler arası bağlanma azalması nedeniyle mukavemetini kaybeder(lifler yeniden işleme sırasında toz haline gelir) ve geri dönüştürülmüş kağıt ve kartonun mukavemetini korumak için ortama birincil lifin katılmasına ihtiyaç vardır. Bazı ürünler kullanımlarının doğası gereği lifleri tamamen kağıt döngüsünden alırlar. Basılı materyaller, kitap kapakları, sigara kağıdı ve kişisel kullanım için olan temizlik kağıtları gibi ürünleri içerir. Bu gün birçok veri kaynağında gördüğümüz geri dönüşüm oranı teorik olandır. Net rakam için toplanamayan ve geri dönüşümü olmayan kağıt ve kartonların oranının da bilinmesi gerekmektedir. Geri dönüşüm oranı %100 e yaklaştıkça Koleksiyon bu yüzdeye yaklaştıkça, daha az fayda çevresel ve ekonomik olarak elde edilir. Geri dönüşümde kullanılan kağıt çeşitleri tablo 2 de yer almaktadır. 721

6 Tablo 2: Geri dönüşüm için kağıt çeşitleri. 000 Ton A B C D E F G E:G Gazete Geri Karışık mukav- kağıdı Diğer Kağıt Kullanım Oluklu dönüşüm için tarafından Sektör Kağıt sektörü çeşitler kağıt maga- 1 Karton % va ve ve çeşitler ve oranı toplam kullanım 2 kullanılan % zinler üretimi kağıt Gazete Kağıdı Diğer Grafik Kağıtları Gazete Kağıdı + O.G.P. Case Materials Karton levhalar ambalaj kağıtları Sağlık ve Günlük kullanım kağıtları Diğer kağıt ve kartonlar kağıt ve karton daki payı , , , , , , , , , ,571 20, , , , , , ,914 1, , , ,351 22, ,248 33, , ,882 2, , , , , ,016 23,738 9,936 5,060 47, , % 49.7% 20.8% 10.6% 100.0% Sargılıklar, diğer ambalajlar Mürekkepsiz market selülozu Sektör tarafından kullanım: Endüstride kullanılan geri dönüşüm için toplam kağıt miktarının yüzde olarak sektördeki geri dönüşümüne yönelik toplam kağıt kullanımı, 2 Kullanım oranı: sektördeki toplam kağıt karton üretiminin yüzdesi olarak geri dönüşüm için kullanılan kağıt miktarı 722

7 Atık kağıtları kullanarak kağıt ve karton üreten endüstrinin üretimini sürdürülebilmesi ve sürekliliğini sağlayabilmesi için geri dönüşümün sürekliliğinin sağlanması ve elde edilen ürünlerde de kalitenin korunmasının sağlanmış olması önemlidir. SONUÇ VE ÖNERİLER Ülkemizde geri dönüşüm için toplanan kağıt ve kartonlar; ambalajlarda kullanılan oluklu mukavva kutuların, karton kutuların ve diğer ambalajların yapımında, mürekkep giderme işlemi yapıldıktan sonra ise yazı tabı kağıtlarının üretiminde kullanılmaktadır. Geri dönüştürülen kağıtlarda direnç ve yüzey özellikleri değerlerinde düşmeler olmaktadır. Bu nedenle kullanılacak yere göre bir miktar birincil lif karıştırılması bu özellikleri iyileştirmeye yardımcı olmaktadır. 3-5 kez kullanım arası geri dönmüş olan atık kağıtlar toz haline geldiği için viol(yumurta kartonu) ve çatı kaplamaları yapımında kullanılmaktadır. Çünkü bunlarda fazla bir direnç gerekmemektedir. Genel duruma baktığımızda Türkiye de atık kağıtlar genellikle oluklu mukavva kutuların üretiminde kullanılan test liner ve oluklu kağıdının üretiminde kullanılmaktadır. Yurt dışında ise, Avrupa gazetelerinin% 90 ı geri dönüştürülmüş kağıda basılmıştır Oluklu kutuların% 90 ı geri dönüştürülmüş liflerden yapılmıştır Tüketilen kağıdın% 71,5 i geri dönüşüme gitmektedir Yeni kağıt ve kartonda kullanılan liflerin %54 ü geri kazanılmış kağıttan kaynaklanmaktadır (CEPI 2016). görüldüğü gibi Avrupa atık kağıtların geri dönüşümünde küresel bir lider konumundadır. Atık kağıtlar geri dönüştürüldüğünde direnç ve basılabilirlik özellikleri zayıflamaktadır. Kaliteli bir geri dönüşüm için öncelikle geri dönüşümlü kağıtların nasıl toplanacağı yanında kirletilmeden toplanması da oldukça önemlidir. Toplanan kağıtlar kağıt hamuru haline getirildikten sonra ya direkt kullanılmaktadırlar ya da mürekkebi giderildikten sonra kullanılmaktadırlar. Mürekkebi giderilmiş ya da giderilmemiş geri dönüştürülen ikincil liften oluşan kağıt hamurunun içine bir miktar birincil lif ilavesi yapılarak kalite artırılabilir. Kalitenin artırılmasının bir diğer yolu da ikincil lif karışımından üretilen kağıtlarda yüzey işlemi(yüzey tutkallama ve yüzey kaplama)yapılmasıdır. Kalitesi artmış bir geri dönüşümlü kağıt hem çevreye hem de sürdürülebilirliğe büyük katkı sağlayacağı gibi, ekonomik açıdan da önemli bir yere sahiptir. KAYNAKLAR Goto, S., Tsjui, H., Onodera, I., Watanabe, K., and Ono, K. (2014). Cavitation-Jet Deinking: A New Technology for Deinking of Recovered Paper, TAPPI Journal, 13 (9): Heinemann, S. ve Blechschmidt, J. (2012). Handbook of Paper and Board: Fibrous Materials for Paper and Board Manufucture, Chapter 2, Editor: Herbert Holik, John Wiley & Sons, Germany,

8 Husovska, V. (2013). Investigation of Recycled Paper Deinking Mechanisms, Doctoral Thesis, Paper Engineering, Chemical Engineering, and Imaging Western Michigan University, USA. İmamoğlu, S. ve Peşman, E. (2012). Flotasyon Süresinin Mürekkep Giderme İşlemi ve Hamur Kalitesine Etkisi, Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 13(2), Özden, Ö. ve Sönmez, S. (2018). Investigation of the Effect on Printed Paper Recycling of Toners Used in Electrophotographic Printing System, Innovations in Publishing, Printing and Multimedia Technologies, Kaunas, Lithuania, Özden, Ö. ve Sönmez, S. (2011). Kraft Kağıdın Geri Dönüşüm Oranı ve Basılabilirliği, IV. Uluslararsı Matbaa Teknolojileri Sempozyumu, İstanbul, Wiggins, S., Howey, M., Wright, K. Savage, M. and Lenski, M. (2015). Installation of a Deinking Plant to Increse Paper Machine Production: Increase Paper Machine Production: Financial Analysis and Final Report, Prepared for Carolina Pulp and Paper, 1-45, USA. CEPI Key Statistics 2016, European Pulp&Paper Industry 724