ATIK KAĞIT İŞLEYEN OLUKLU MUKAVVA FABRİKALARINDA KULLANILAMAYACAK NİTELİKTEKİ LİFLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Transkript

1 ATIK KAĞIT İŞLEYEN OLUKLU MUKAVVA FABRİKALARINDA KULLANILAMAYACAK NİTELİKTEKİ LİFLERİN DEĞERLENDİRİLMESİ RECYCLİNG OF LOOSE FİBRES FROM WASTE PAPERS PRODUCED GROOVED CARDBOARD FACTORY Yusuf KARADENİZ*, Çağlar BAŞ**, İbrahim BİLİCİ***, Erdal KARADURMUŞ**** * Hitit Üniversitesi Müh. Fak. Kim. Müh.Bölümü, IV. Sınıf öğrencisi, Çorum ykaradenizkimya@hotmail.com ** Hitit Üniversitesi Müh. Fak. Kim. Müh.Bölümü,IV. Sınıf öğrencisi, Çorum caglar1705@hotmail.com *** Hitit Üniversitesi Müh. Fak. Kim. Müh.Bölümü, AraştırmaGörevlisi, Çorum ibilici@gazi.edu.tr ****Hitit Üniversitesi Müh. Fak. Kim. Müh.Bölümü, Öğretim Üyesi, Çorum erdalk@gazi.edu.tr ÖZET Dünyada kağıt üretiminin artması ile kağıt atıkların işlenerek yeniden kullanılması önem kazanmaktadır. Kağıt atıkların yeniden kullanılması çevresel ve ekonomik öneme sahiptir. Atık kağıt işleyen oluklu mukavva üreten fabrikalarının ürettiği kağıt kalitesine göre %5 ila %20 arasında lif kaybı olmaktadır. Kullanılmış kağıtların tekrar işlenmesinden dolayı selülozik liflerin boylarında kısalma görülür ve kısa lifler elekte kalamadığından prosesten atık olarak ayrılır. Bu konuyla ilgili ülkemizde sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada gerek kağıt fabrikalarından atılan kısa lifler gerekse dönüştürülemeyecek kalitedeki kağıt tiplerinin uygun teknikler kullanılarak lif levha haline getirilerek, yapı ve yalıtım malzemesi olarak kullanılabilirliği tespit edilecektir. Bu sayede kağıt hammaddesi olan ağaç kullanımının azaltılması ve bu atıklardan oluşacak çevre kirliliğinin önlenmesi amaçlanmaktadır. Atık lifler ilimizde bulunan oluklu mukavva fabrikalarının arıtma tesisinden temin edilmiş olup ilk durumda %83 nem oranına sahiptir.bu lifler en az %8 nem oranına kadar kurutularak deney malzemesi olarak kullanılmıştır. Üre formaldehit bağlayıcı olarak kullanılmış, katkı maddesi olarak kullanılan farklı yüzdelerdeki borik asit miktarı ise parametre olarak incelenmiştir. Bu malzemeler ile belirlenen oranlarda karışım sağlanmıştır. Uygun sıcaklık ve basınçta deney numuneleri elde edilmiştir. Bu numunelere üç nokta eğme deneyleri yapılmış, sertliklerine bakılmıştır. Yapılan sertlik ölçümleri ve üç nokta eğme deneyi karşılaştırıldığında sonuçlar birbirleri ile uyum sağlamaktadır. Elde edilen malzemenin 1,26188 kn a kadar dayanması oldukça umut vericidir. Bu özellik elde edilen malzemenin birçok yerde rahatlıkla kullanılabileceğini göstermektedir. Anahtar Sözcükler: Atık lif, Kısa lif, Lif levha, Atık kağıt, MDF ABSTRACT With the increasing of paper producing all around the world, the recycling of wasted paper is getting important. The recycling of wasted paper has environmental and ecenomical importance. The factories which are running waste paper and producing grooved cardboard loose fibres with the amount of 5%-20% depending on the quality of the paper that is produced.because of the reproducing of the waste papers,the shortening of the lengths of the cellulosic fibres are seen and the short fibres can not stay on the sieve and evaluate as agile.in our country, there are limited researches about this topic. In this study, either the short fibres that are discarded from factories and the paper mediums which haven't got the quality of recycling are made fibre plate with the appropriate techniques and the availability of them as construction and isolation lagging are fastened down.with the help of this, it is aimed that,the decreasing of the usage of trees as raw material and the environmental pollution is obtained with this agile.

2 Wasted fibres were supplied from the refinement facility of grooved cardboard factory that stays in our city. At first situation,these fibres have a 83% moisture.also,these fibres were diried to the 8% moisture, and used for experiment material. Urea formaldehyde (UF) resin used for connector and different percentages boric acid was analysed as a parameter. With these materials,mixture was acquired with the determined ratio.then, at suitable heat and pressure, experiment samples were acquired. Experiments named three points bending were done to these samples and looked their Shore Hardness. Results accommodated with each other when the shore hardness and the experiment of three points bending were compared with.it is so hopeful that acquired material can endurance to 1,26188 kn.this feature shows that acquired material comfortably can be used in almost everywhere. Key words: Wasted fibre, Short fibre, Fibre Plate,Wasted Paper, MDF 1.GİRİŞ Dünyada en çok üretilen ve tüketilen maddelerden biri olan ve ülkelerdeki üretim ve tüketimdeki gelişmenin anında diğer ülkeleri etkilediği, bu yönüyle ülkeler arası entegre bir durumda olan kağıt, ülkemizde de önemli bir stratejik konuma sahip bulunmaktadır. Kullanılmış kağıdın tekrar kağıt imalatında kullanılması hava kirliliğini %74-94, su kirliliğini %35, su kullanımını %45 azaltabilmektedir. Örneğin bir ton atık kağıdın kağıt hamuruna katılmasıyla 8 ağacın kesilmesi önlenebilmektedir [1]. Kağıdın hammaddesini selüloz adı verilen madde oluşturur. Selüloz son derece kıymetli bir madde olup kaynağı ormanlarımız ve özel yetiştirilen bitki türleridir. Kağıt ve karton atıkların geri dönüşümü ile de önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlanır [2]. Şekil 1 den de görüleceği gibi ülkemizde kullanılan kağıt miktarının % 43 ü oluklu mukavva kağıtlarıdır. [3]. Şekil 1: Türkiye de kağıtların kullanım oranları Kullanılmış kağıtların %15-20 lik kısmını pratik olarak kağıt üretiminde geri kazanarak kullanmak mümkün değildir. Çünkü kullanılmış kağıtların lifleri her seferinde ortalama %15-20 oranında zayıflar [11]. Bu sebeple geri dönüşüm ile oluklu mukavva yapan fabrikalarda bile günde yaklaşık 9 ton kağıt atığı selüloz zincirlerinin kısa olması sebebiyle geri dönüşümde kullanılamamakta ve çevreye atılmaktadır. Ahşap malzemede sıklıkla kullanılan UF ( üre-formaldehit) reçinesi bu tür malzemeler için sıklıkla kullanılan bir bağlayıcıdır.bunlardan bazıları tanin [4], uçucu kül [5], pirina, fındık kabuğu, çeltik kabuğu [6], kiwi [7], keten [8], buğday sapları [9] veya badem kabuğu [10] olabilir. Atık kağıtlar menşei itabariyle bu metaryeller ile benzer özellik gösterdiklerinden dolayı bağlayıcı olarak UF kullanılabilir. Literatürde farklı yöntemlerle de atık kağıtlardan kompozit malzeme yapımına rastlamak mümkündür. Bunlardana Panaitescu, D. M. ve arkadaşları 2007 yılında polietilen ve selülozik mikro liflerden kompozit malzeme eldesi konusunda çalışmışlardır. Mikro selülozik liflerden yeni malzeme üretilebilirliğini göstermişlerdir [12]. Olorunnisola,A. kağıt atıklarından ve Hindistan cevizi kabuğundan yakıt briketleri yapmıştır. Yapılan çalışmadaki kağıt atıklardan yakıt briketleri üretim metodu ve kullanılabilirliği incelenmiştir[13]. Krzysık,A.M. ve arkadaşları 1993 yılında kullanılmış gazete kağıdı liflerinden liflevha üretiminin uygunluğunu araştırmıştır. Kısa boylu liflerden liflevha üretilebilirliği ve kullanılabilirliği incelenmiştir[14]. Bu çalışma ile atık kağıtlardan oluklu mukavva üreten fabrikaların

3 kullanamadığı kısa lifli selülozik atıkların daha verimli değerlendirilmesi amaçlanmış bu sayede gerek atıkların azaltılması yönünden gerekse aynı miktar malzeme için gerekli olan ağaç sayısının azaltılmasıyla çevre korunmasında iki büyük katkı sağlanmış olacaktır. 2.Materyal ve Metod Yapılan çalışmada bağlayıcı olarak üreformaldehit reçinesi kullanılmıştır.atık lifler ilimizde bulunan oluklu mukavva fabrikalarının arıtma tesisinden temin edilmiş olup ilk durumda %83 nem oranına sahiptir.bu lifler en az %8 nem oranına kadar kurutulularak deney numunesi olarak kullanılmıştır.bu malzemeler içerisine borik asit farklı oranlarda ilave edilerek parametre olarak incelenmiştir. Belirli oranlarda karıştırılan bağlayıcı madde, borik asit ve lifler 4000 kg/m 2 İle sıkıştırılmış ve kompozit plakalar elde edilmiştir. Elde edilen malzemelere üç nokta eğme ve sertlik testleri uygulanmıştır. Üç nokta eğme deneyi standartlara uygun olarak, sabit köprü şeklinde duran malzemenin üzerine uygulanan kuvvetin birim alan başına maksimum miktarının tesbit edilmesidir. Malzeme iki adet silindir üzerine yatay şekilde yerleştirilir ve üçüncü silindir tarafından kuvvet uygulanarak birim alan üzerine etkiyen kuvvet bulunur (Şekil 2). Üç nokta eğme deneyleri Shimadzu AGS-J Autograph Table Top Universal Tester ile yapılmıştır. Elde edilen malzemede ayrıca shore sertlikleri de ölçülmüştür. Durometer adıyla da bilinen bu cihaz 1915 yılında Albert Shore tarafından icat edilmiştir. Yapılan deneyler ASTM D22 40, ISO 7619, DIN standartlarına uygun olarak yapılmıştır. Kullanılan durometer Ray-Ran Test Equipment firmasının üretmiş olduğu BS550 Manual Operating Stand modelidir. Şekil 2: Üç Noktadan Eğme Testi Çalışma Prensibi 3.Sonuçlar Sonuçların kendi içerisinde ve birbirleri ile karşılaştırıldığında uyum sağladığı görülmektedir. Shore sertlikleri ölçümlerinde her bir malzeme için 10 dan fazla deney tekrarlanmış ve bunların ortalamaları alınmıştır. Bu sırada bazı uç değerler elde edilmiş fakat bu değerler ortalamaya katılmamıştır. Bunun sebebi malzeme makroskobik olarak homojen olmakla birlikte mikroskobik olarak bazı heterojen bölgeler ile karşılaşılmaktadır. Bu bölge içerisinde Shore cihazının ölçüm aldığı kısmın değdiği farklı safsızlıkların olduğu bölgelerde farklı sonuçlar elde edilebilir. Sonuçlara bakıldığında % borik asit ilavelerine göre %1 ile bir optimum noktaya ulaşılmaktadır. Aynı sonuçlar üç nokta eğme deneyinde de benzer şekilde çıkmış ve %1 Borik asit ilavesi ile malzememiz 1,262 kn a ulaşılmıştır.

4 Tablo-1:Shore sertliği deney verileri % Borik asit Deney No % 0 % 1 % 3 % ,5 86,5 76, , , ,5 74, , , ,5 75, , ,5 86, , , , , ,5 78, ,5 80, ,5 Ortalama 80, , , ,09091 Shore Sertlikleri Shore A % 1% 2% 3% 4% 5% % Borik Asit Şekil-3:Shore sertliği grafiği Tablo-2:Üç nokta eğme deney verileri % Borik asit % 0 % 1 % 3 % 5 Max force(n) 1079, , ,781

5 Şekil-4:Üç nokta eğme grafiği 4.Tartışma ve Yorum Yapılan sertlik ölçümleri ve üç nokta eğme deneyi karşılaştırıldığında sonuçlar birbirleri ile uyum sağlamaktadır. Elde edilen malzemenin 1,26188 kn a kadar dayanması oldukça umut vericidir. Bu özellik elde edilen malzemenin birçok yerde rahatlıkla kullanılabileceğini göstermektedir. Başlangıçta az bir miktar borik asit ilavesi ile dayanım ve sertlik artmakta daha sonra hızlı bir şekilde düşmektedir. Bunun muhtemel sebebi UF reçinesi bazik olarak üretildiğinde çapraz bağlanma sırasında borik asit reaksiyonu inhibite etmekte ve bazik olarak gerçekleşecek olan polimer oluşumunu azaltacak karakterli olması olabilir. Bu sebeple polimerizasyon sırasında bir noktadan sonra bağlayıcı özelliğini kaybetmekte ve gerek dayanımı gerekse sertliğini düşürmektedir. Yapılan çalışmaya ek olarak malzeme üzerinde basınç ve basınç süresinin, sıcaklığının, lif nem miktarının, reçine çeşitlerinin etkisi incelenebilir ve daha iyi kompozitler elde edilebilir. Elde edilen malzemeler iyi bir arge çalışmasından sonra mevcut kullanımda olan MDF lerin yerini alabilir. Üzeri ahşap kaplama yapılarak ahşap görünüm elde edilebilir içerisine yanmayı geciktirici malzemeler ( trimetil borat gibi.) konularak değişik özellikler kazandırılabilir ayrıca, farklı dolgu maddesi takviyesi ile de oldukça verimli sonuçlar elde edilebilir. Bu sayede ağaç levhaların kullanılmasından ziyade atıklar kullanılmış olur aynı zamanda da çevreye atık olarak bırakılan ve değerlendirilemeyen kısa lifli hurda kağıtlar ekonomik ve ekolojik olarak değerlendirilmiş olur. 5.KAYNAKLAR [1]. Öztürk M., kullanılmış kağıtların geri kazanılması kullanılmış kağıttan kağıt üretimi,çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara 2005 [2]. Pehlivan, E. Türkiye de Katı Atık Yönetimi ve Uygulamaları, Doktora Semineri, Mersin Üniversitesi- Çevre Mühendisliği, s., (Mart 1997) [3]. Kağıt Sanayii Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı, DPT: ÖİK: 541 Ankara 2002 [4]. E. T. Bisanda, W. O. Ogala, J. V. Tesha, Cement & Concrete Composites 25 (2003), [5]. Gürü M., Uçucu Kül ve Pirinadan Kompozit Malzeme Üretimi, Politeknik Dergisi, Cilt 4, Sayı 1, s.35-38, 2001 [6]. Kim H. J., Kim D. J., Yang H.S., Rice Straw-wood Particle Composite for Sound Absorbing Wooden Construction Materials, Bioresourche Technology, 86 (2003), [7]. Nemli G., Kırcı H., Bedri S., Ay N., Suitability of Kiwi Prunings for Particleboard Manufacturing, Industrial Crops and Products, 17 (2003), [8]. Papadopoulos A. N., Jamia R.B., The potential for Using Flax shiv as a lignocellulosic raw material for particleboard, Industrial Crops and Products, 17 (2003),

6 [9]. Mengeloğlu F., Alma M. H., Buğday Saplarının Kompozit Levha Üretiminde Kullanılması, KSÜ, Fen ve Mühendislik Dergisi 5(2) 2002 [10]. M. Gürü, S. Tekeli and İ. Bilici, Manufacturing of urea formaldehyde-based composite particleboard from almond shell, Materials & Design Volume 27, Issue 10, 2006, Pages [11]. Byström S., Lönnstedt L., paper recycling: environmental and economic ımpact, recources, conservation and recycling, 21, , [12]. Panaitescu DM (Panaitescu, D. M.), Notingber PV (Notingber, P. V.), Ghiurea M (Ghiurea, M.), Ciuprina F (Ciuprina, F.), Paven H (Paven, H.), Iorga M (Iorga, M.), Florea D (Florea, D.), Properties of composite materials from polyethylene and cellulose microfibrils, journal of optoelectronıcs and advanced materıals 9 (8): AUG 2007 [13]. A. Olorunnisola, Production of Fuel Briquettes from Waste Paper and Coconut Husk Admixtures, Department of Agricultural & Environmental Engineering University of Ibadan, Nigeria [14]. Krzysık A.M., Youngquıst J.A., Rowell R.M., Muehl J.H., Poo C., Shook S.R., feasıbılıty of usıng recycled newspapers as a fıber source for dry-process hardboards, forest products journal 43 (7-8): JUL-AUG 1993